автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Изучение параметров культиватора-гребнеобразователя с активными рабочими органами

Г Г о С л

,. Лу^'гасвги'тоф ...... " " -------

Ня ппяяау

КОЛЕСНИКОВ

^ иц и/1 им I I

- 1илишсл1игъ-1 га^Н^ОЫ'АЗОВАТЕЛЯ

с активными рабочими органами

Саранск

Работа выполнена на кафедре "Сельскохозяйственные машины" Агропромышленного института Мордовского ордена Дружбы народов Государственного университета им. Н.П.Огарева.

кандидат технических наук, профессор А.И.Лещанкин заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук, профессор В.И.Медведев, кандидат технических наук, профессор А.В.Климанов.

ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля (г.Рязань).

Защита диссертации состоится года

на заседании диссертационного Совета К 063.72.435. в Агропромышленном институте Мордовского ордена Дружбы народов Государственного университета им. Н.П.Огарева по адресу:

430904, г.Саранск, п.Ялга, ул.Российская, Ь.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью. просим направлять по адресу:

430у04, г.Саранск, п.Ялга, ул.Российская, 5, Агропромышленный институт, ученому секретарю диссертационного Совета.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке Агропромышленного института.

Автореферат разослан

У93 года

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

Ученый Ьекретарь диссертационного Совета, у

кандидат технических наук, доцент—'"МЛ^Волков

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ------------------------

1.1. Актуальность темы. Одним из важнейших резервов увеличения урожайности картофеля и рентабельности его производства, является внедрение прогрессивных технологий (голландской, московской, белорусской), основанных на использовании факторов, обеспечивающих максимальную реализации потенциальных возможностей самой культуры и комплексную механизацию ее производства.

Однако, их практическая реализация одерживается из-за отсутствия почвообрабатывающих маиин с активными рабочими органами, полностью удовлетворяющими агротехническим требованиям возделывания картофеля на гребнях.

В связи с этим разработка пропашного культиватора-гребне-образователя с активными рабочими органами, о учетом совмещения предпосадочной подготовки почвы и формирования гребней, а также особенностей междурядной обработки и окучивания является актуальной народнохозяйственной задачей.

Работа выполнена согласно межведомственной научно-технической программе "Повышение продуктивности сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР в I986-I990 гг." (программа Агро-кемплеке"), утвержденной совместным приказом Минвуза РСФСР и Госагропрома РСФСР S Э2-П/176 от 12-13.03.87, постановлением Президиума ОНЗ ВАСХНИЛ от 21.05.86г. , № 6. Номер гос.регистрации 01880002069.

1.2. Цель работы. Повышение качества обработки почвы, снижение энергоемкости фрезерования и улучиения технико-экономических показателей пропашного культяватора-гребнеобразователя при возделывании картофеля на тяжелых почвах за счет совмещения операций предпосадочной обработки, формирования гребней, оптимизации параметров и режимов работы активных рабочих органов и рационального распределения на них нагрузки.

1.3. Объект исследования. Технологический процесс формирования гребня активными рыхлящими и гребнеобразущими рабочима органами, зкеперименталыше и производственная образцы пропаз-иого кудьттгеатора-гребнеобразователя с активными рабочими органами .

1.4. Методика исследования. На основе теоретических исследований разработан пропашной культиватор-гребнеобразователь с активными рабочими органами. Предложена методика оптимизации формы и параметров гребня. Исходя из результатов оптимизации теоретически обоснованы параметры и режимы работы активных рабочих органов и схема их размещения в конструкции культивато-ра-гребнеобразователя.

Экспериментальные исследования включали лабораторные и лабораторно-полевые опыты. Б лабораторных условиях изучался характер взаимодействия рабочих органов с почвой, степень влияния глубины обработки почвы и режимов работы на энергетические показатели. Агротехническая и энергетическая оценка работы экспериментального культиватора-гребнеобразоватедя проводилась по сравнению с серийно-выпускаеными пропашными хульткваторани-гребнеобразователями. При проведении исследований использованы скоростная киносъемка, электроизмерительная аппаратура, современные методы планирования эксперимента и статистической обработки результатов. Необходимые расчеты выполнены с применением ЭВМ.

1.5. Научная новизна работы. Новизна диссертационной работы заключается в способе формирования гребней и специально разработанном культиваторе-гребнеобразователе для его реализации .

На основе метода параметрического моделирования предложена методика оптимизации формы и параметров гребня. Обоснованы конструктивные и кинематические параметры активного гребнеоб-разувцего рабочего органа и культиватора-гребнеобразователя по критерии качества. Получены аналитические зависимости для расчета силовых и энергетических показателей орудия.

Научная новизна диссертационной работы подтверждается авторсхим свидетельством СССР и двумя положительными решениями ВНИИ ГПЭ.

1.6. Практическая ценность работы. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработан активный гребнеобразуввда рабочий орган (положительное решение по заявке й %90б640/15> ), в котором совнецени технологические функции рыхлителя и траиспортнревцнка почвы. На его основе предложена конструкция культкватора-гребнеобразователя

U.C. СССР S I679SÔ0 ), позволяющая совместить предпосадочную

подготовку почвы и отсыпку гребней, что позволило повысить качество почвообработки, повысить производительность труда на 18-20? и урожайность картофеля до 21,6 ц/га или на 12%. Годовой экономический аффект от использования культиватора-гребнеобразо-вателя с активными рабочими органами в сельскохозяйственном производстве с учетом увеличения количества и качества продукции составил 73,8 тыс.рублей на одну машину.

1.7. Реализация результатов исследован;;.". Экспериментальный культкватор-гребнеобразователь с активными рабочими органами использовался для предпосадочной обработки почвы с одновременной нарезкой гребней и окучивания картофеля в ОПХ "Ялга" НПО "Нива" отделения ВАСХНИ1 по Нечерноземной зоне РСФСР, совхозе "Ключаревский" Рузаевского района и колхозе имени Чапаева Кочкуровского района Мордовской ССР.

1.8. Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях МГУ имени Н.П.Огарева (г.Саранск, I9Ö9-I993 гг.), на кафедре "Тракторы и автомобили " Чувашского СХИ (1992г.) и на заседании научно-технической конференции "Эффективность использования маиинострои-тельного оборудования" (г.Саранск, 1991г.). Разработанный куль-тиватор-гребнеобразователь на Всесоюзном конкурсе на лучшее предложение по механизации трудоемких процессов в сельскохозяйственном производстве, объявленном коллегией Минсрльхоза РФ, Президиумом центрального Совета ВОИР и редколлегией журнала "Сельский механизатор" признан победителем о присуждением премии.

1.9. Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, общим объемом 2,8 п.л., в том числе одно авторское свидетельство на изобретение.

2.0. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 180 наименований, в той числе 5 на иностранном языке. Работа изложена на 234 страницах, из них 135 страниц оеновного текста,, включает 76 рисунков и б таблиц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и необходимость ее разработки, кратко изложена общая характеристика работы и основные положения, выносимые на заииту.

В первой главе приведен анализ требований, предъявляемых к обработке почвы под посадку картофеля, раскрыты технологические особенности подготовки почвы под посадку картофеля с предварительной нарезкой гребней, дан анализ способов формирования гребней и обзор теоретических исследований по машинам с ротационными рабочими органами, а также основных конструкций куль' тиваторов с активными и пассивными рабочими органами для возделывания пропашных культур.

На территории Российской Федерации расположено около 302 используемых под картофель площадей в мире. Однако, средняя урожайность на них значительно ниже, чем в Нидерландах, Германии, США и Канаде. Это объясняется главным образом недостаточно эффективной селекционной работой, несовершенством технологии возделывания и применения технических средств.

Доказано, что только качественная предпосадочная подготовка почвы и уход за культурой способствуют повышению урожайности на 25-30$. Однако, применение для этих целей серийнах культиваторов с пассивными рабочими органами не дает требуемой степени крошения почвы, уплотняет откосы гребней, что приводит к образование крупных комков, почвенной корки и обуславливает необходимость проведения многократных междурядных обработок. Анализ различных типов почвообрабатывающих устройств показал, что наиболее высокие результаты по качеству рыхления имеют активные рабочие органы.

Болызой вклад в разработку вопросов совершенствования рабочих органов, их взаинодествия с почвой, кинематики и определения энергетических затрат фрезерных машин внесли советские ученые: П;М.Васшшнко, И.М.Панов, В.К.Еериак, Е.П.Яцук.Г.Н.Сц-неоков, А.Д.Далин, М.Д.Подскребко, Ю.И.Матяшнк, Ф.М.Канарев, В.И.Медведев, 3.В.Ловкие, В.С.Сурилов, а также зарубежные -В.Зоне, Н.Бернацки, и многие другие,но до настоящего времени не нашли широкого освещения вопросы создания ьгтквных бороздо-и гребнеобразующих рабочих органов.

Исследованиями установлено, что применение активных рабочих органов для предпосадочной обработки почвы и ухода за посадками картофеля наряду с повышением урожайности позволяет сократить количество обработок, улучшить показатели работы картофелеуборочной техники.

Рабочая гипотеза данных исследований основана на предположении, что применение активных рыхлящих ц гребнеобразующих рабочих органов, пространственное расположение рыхлящих и греб-необразующих секций по отношению трансмиссионного вала обеспечивает качественную предпосадочную подготовку почвы и формирование гребня за один проход агрегата, снижение энергозатрат и возможность регулирования процесса гребнеобразования посредством изменения угла наклона между рыхлящими и гребнеобразуюцими секциями.

Практическая реализация этой теории в значительной степени

зависит от технического решения конструкции культиватора.

В связи с этим возникла необходимость в разработке конструкции культиватора, которая позволит совместить предпосадочную фрезерную обработку почвы и формирование гребней заданных параметров.

С целью повышения качества обработки почвы и увеличения ее эффективного объема в формируемых гребнях, предложен усовершенствованный способ гребнеобразования и конструкция многооперационного культиватора-гребнеобразователя с оригинальной схемой размещения активных рабочих органов (A.C. СССР № 1679980). Он предназначен для предпосадочной обработки почвы с формированием гребней необходимого объема, междурядной обработки и окучивания картофеля, возделываемого на тяжелых и увлажненных почвах (рис.1).

При работе культиватора-гребнеобразователя крутячкй момент, передаваемый от ВОМ трактора через центральный редуктор, трансмиссионные валы, приводит во вращение рыхлящие ножи, которые производят интенсивное рыхление почвы в зоне основания гребней. По обе стороны рыхлящих секций на расстоянии половины ширины междурядий расположены попарно активные гребнеобразувщие рабочие органы, которые проводят рыхление почвы в междурядьях с одновременным ее перемещением на разрыхленное основание, образуя профиль гребня.

Культиватор-гребнеобразователь с активным рабочими органами

1

1-рама; 2-навесное устройство; 3-ред.уктор привода; 4-трансмиссионный вал; 5-секция рыхлящая; 6-Г-образные рыхляяие ножи; 7-гребнеобразующая секция; 8-активный гребнеобразуьщий рабочий орган; 9-кожух-дооформителъ; 10-пружины; Н-кронштейн; 12-предохранительная муфта; 13-ножи-рыхлители.

Установка рыхлящих и гоес неоСразущих секций с чередованием их наклона вперед и на^ад ¡и никоторый угол позволяет разделить технологический процесс формирования гробил на рыхление основания и образование гребни. Такая схема, размещения секций разграничивает две операции по времени и способствует их нормальному протекание.

Наклон рыхлящих секты вперед позволяет уменьшить вылет рабочих органов относительно ведущих колес что пови-

тает продолону»! устойчивость ммыата, сникает опро^идывавчиИ момент а транспортном режиме и создает лучшие условия для работы с дополнительными приспособлениями. Наклон активных /ребнеоб-разующих секции назад обеспечивает их устойчивый ход по глубине обработки.

В качестве рыхлящих рабочих органов применены Г-образные ножи с винтовой эвользентной рабочей поверхностью, а в качестве активных гребнеобразующих - ножи в виде части поверхности эллиптического цилиндра с узсл^чиьаввеясч ширпнои рабочей плгягрл-ности от передней режущей кромки к затылочной. Основная рг.зук?* кройка имеет ц,ори> двоякой крмкзки.

Диссертационная саоота посвлсеаг. обоснование пярткетэоз к/льтиватора-грейнообразователя с активными рабочнкк органами.

Ллн реализации рабочей гностики и лос.мечич поставленной цели оыли сформулированы следу»аде задичк:

I. Обосновать способ предпссадочпоЗ подготовки почв« с ол~ нсаременнол нарезкоя гребней пропашник кудьтизаторрм с активными рыхлящими и гребнеобразусщими рабочими органами. существенно повисэт', качество почпсеораОот! •.

5. Оптимизировать Р'оом/ и параметра гре'ск.-:.

3. Теоретичьски обосновать основные конструктивные, технологические параметры, режимы работы активных рабочих органов, принципиальную схему их размещения в конструкции чультпвзтора-гребнеобраэователя с учетом критериев качества почвообработки и энергетических затрат.

скспориментально исследовать технологический процесс обработки почвы активными рабочими органами.

5. Провести производственную проверку и выявить экономическую эффективность применения пропашного культиватора-грвбнз-образователя с активными рабочими органами.

Во второй главе на основе метода парайетрического моделирования представлена методика и результаты оптимизации формы и параметров гребня, получены уравнения ^инематики и формы поверхности активного гребнеобразующего рабочего органа, определены его основные конструктивные параметры, режимы работы, .силовые и энергетические характеристики культиватора-гребнеобразовател«. Обоснованы критический, минимальный и максимальный углы наклона между рыхлящими и гребнеобраэуюдими секциями культиватора. Исследован характер изменения энергетических параметров в зависимости от глубины обработки почвы, кинематического параметра, поступательной скорости агрегата.

Профиль поверхности поля с предварительно нарезанными гребнями в общем виде описывается уравнением:

- £), «,

где у - ордината точек профиля поверхности гребневого поля, м;

y¿ - высота гребня, м\ft - 1,3,5. ..-показатель степени;

а. - параметр функции, рад/м; CL=<fí/B;

cL - коэффициент растяжения функции;

В ~ ширина междурядий, и;

¿с - абсцисса точек профиля поверхности гребневого поля,м.

31 входные параметры приняты ширина междурядий В, угол естественного откосаТ, коэффициент вспушенности почвы S и диаметр сферы с(, описывающий программируемое клубневое гнездо. Критерием оптимальности является максимально возможная в ре -альных условиях площадь профиля гребня.

Площадь профиля гребня подсчитывается по формуле:

о

Необходимая глубина обработки для получения заданного профиля гребня (I) определяется выражением:

о

а ширина захвата одного гребнеобразующего рабочего органа:

в а £ л Г, Я )

-g-С09 (¿X - • ш

Параметры гребнеобразования вчбираптся по номограмме Срис.2).

Зависимость параметров гребня от ширины междурядий и глубины почвообработки

Рис.2

к -глуб'дна обраост.-::'., с:.; сГ -т.-^-г-^'лщ^екг ^сг.у И -васо1а грьбна, см; 5 -ширина бровки, см;

Обосновав оптимальные параметры гребня и гребнеобсазоня-киа г?РСЗС,-С::З лз мнение ¿эрч позер^ос?^:. -.1 г

а„чтнг;н'.-;л рабочих органог; для рыхляк:«;', и гтеб!«5:-боаг^г^цх ссх;.. аа». «¿льтиватора-греОнеобраэоэ°',,е.,;'т.

дли Г-образных ног.еЛ римяиеЯ секции предлохакс. гвлгайтн-вает;аяся (эгольвенгнгд.) л::кзЛчатая раоочая поворхнссть, уравнение которой в параметрической форме инвет вид:

Я = feos Г; _

Для активного гребнеобразующего рабочего органа уравнение поверхности запишется в виде:

JT г: агссо$ /fi.) ■C0s¥/a ég6'

Sf -агс cos (/-¿^Á) V«/ C6)

Z = агс eos ¥/a¿¿e.

Основные параметры активного гребнеобразующего рабочего

органа:

Максимальный радиус барабана, определяемый по формуле

i; ™ о

Минимальный рйдиус

> S/2 ^'¿олр , С8)

где подача на нож.

Ширина крыла кожа - минимальная Ь 9 ,

максимальная > ¿ha* ^

(9)

Важным фактором в процессе предпосадочной подготовки почвы и формирования гребня является оптимальный угол между рыхлящими и гребнеобразующими секциями культиватора-гребнеобразо-ватвля. При выборе величины угла должны быть обеспечены следующие условия:

- режим работы рыхляцих секций, исключающий их аварийное "подкатывание" под раму культиватора;

-'достаточный по величине для стабильной работы'секций заглублявший момент и необходимое копирование микрорельефа обрабатываемой почвы.

Критический угол наклона рыхлящих секций определяется по формуле:

UZ' - Щ cm

где L - длина поводка секции; (гф - сила тяжести фравбарабана; (гс - сила тяжести секции; С - коэффвцнен? сзоткостк пружины;

7 - радиус фрезбарабана; М - крутящий момент;

Яц - сила реакции почвы.

Схема для определения пределов варьирования углов наклона рыхлящих и гребнеобразующих секций

Углы наклона между рыхлящими и гребнеобразующими секциями определяются уравнениями:

(12)

В зависимости от трпа почв, объема получаемых гребней, режимов работы фреаеркч* барабанов рыхлящих и гребнеобразуючих секццв расчвтнмй угод колона. Т между рцхдящиьш и грвбнеобра-зувцани секциями находится в пределах 50° <■ < 85°.

В диссертации также получены уравнения силовой и энергетической характеристики культиватора-гребнеобразователя.

Установлено, что оптимальным является режим работы, соответствующий Л- * 3 - б при диаметре гребнеобразувщего барабана 300 мм, числе ножей равном М = 3. Оптимальная поступа -тельная 'скорость 1,55 - 2 м/сек., частота вращения ротора -150 - 300 мин7^. подача на нож 0,06 - 0,1 м.

В третьей главе дано описание методов и средств экспериментального определения изучаемых параметров.

Программа включала лабораторные и полевые исследования. В лабораторных условиях проведены отсеивающие эксперименты по форме рабочей поверхности активных рабочих органов на их моделях, исследовались процессы отрезания, крошения, ¿перемешивания и транспортирования срезанной почвы с помощью прономерованных цветных моделей почвенных частиц и скоростной киносъемки камерой CKC-IM-I6. Испытывались серийно выпускаемые гребнеобразо-ватели, окучники и опытные образцы активных гребнеобразувдих рабочих органов на качество почвообработки, формирование гребней я энергоемкость. Для реализации программы исследования были спроектированы и созданы почвенный канал и его модель, а также лабораторная установка, включающая фрагмент опытного культиватора-гребнеобразователя с активными рабочими органами.

Технологический процесс обработки почвы и формирования гребней изучался с помощью "меченых" моделей почвенных частиц с использованием специально созданных трафаретных рамок и скоростной киносъемки.

Для регистрации показателей энергетической оценки разработана методика исследований с применением современной тензо-измерительной аппаратуры - ЗМА-ПМ с цифропечатающим устройством ЦПУ-ФЩ 6801 и осциллографического комплекса K-I2I.

С целью проведения агротехнической и энергетической оценки экспериментального культиватора-гребкеобразователя с активными рабочими органами и сравнения с серийно выпускаемыми культиваторами КГФ-2,8, КФК-2,8, агрегатирование машин производилось с трактором MT3-80JI.

Агротехническая оценка проводилась согласно ОСТ70Л.З-89 "Машины и оборудования для обработки пропашных культур. Программа и методика испытаний". Учитывалось качество предпосадоч-

/

ной подготовки почвы в сформированных гребнях по показателям крошения почвы, наличию эрозионно-опасных частиц, твердости почвы и объема гребня. При проведении междурядной обработки и окучивания вводились дополнительные параметры - отклонения глубины обработки от заданной величины, повреждаемость культурных растений, степень уничтожения сорняков и качество отсыпки гребней.

Энергетическая оценка осуществлялась в соответствии с РД 10.2.2-69 "Испытание сельскохозяйственной техники. Методы энергетической оценки". При этом использовалась тензометричес-кая навеска конструкции ВИСХОМа, аппаратура ЗМА-ПМ и счетчик расхода топлива ИП-179.

Использование современной тензоизмерительной аппаратуры позволило в 2-3 раза снизить трудоемкость получения и обработки первичной информации.

В четааптой главе предстазлсии основные результаты лабораторных и полевых экспериментов.

Программой исследования предусматривалось проведение отсе-игасщих экспериментов в малом почвенном канале макетных образцов активных рабочих органов с целью предварительного выбора типов рабочих органов для предпосадочной обработки почвы, нарезки гребней и окучивания пропашных культур, а такае оптимальных режимов работы фрезы с экспериментальными рабочими органами. В качество рыхлящих рабочих органов исследовались макетныэ образцы имеющие винтовую эвольвентную поверхность с углами подъема вянто2сЯ линии 30°, 60°, а в качестве гребнесбразую -них - рабочие органы, крылья которых выполнены в виде части поверхности эллиптического цилиндра. Критериями оценки их технологических функций являлись транспортирующая, рыхлящая и способность вертикального перемешивания почвы. Энергетическую . оцзггсу работы макетных образцов производили по затрачиваемой мощности на фрезерование.

Установлено, что наилучшие показатели по качеству рыхления имеют рабочие органы с эвольвентной винтовой поверхностью с углом подъема винтовой линии режущей кромки равным 45°, по транспортирующей способности - с углом подъема винтовой линии 60°, по способности вертикального перемешивания - с углом подъема винтовой линии 30°. В тоже время по энергоемкости наименее

энергоемким является рабочие орган с углом подъема винтовой л«-

юис 60°, а наиболее энергоемким - с углом подъема винтовой линии равным 30°.

С увеличением угла подъема винтовой линии режущей кромки при неизменном кинематическом параметре Л , растет дальность перемецения почвенных частиц по оси X (по ходу движения) интенсивнее, чем по оси У (в суорону) и £ (по глубине).

Увеличение показателя кинематического параметра Л для всех рабочих органов повивает затрачиваемую мощность на фрезерование. С учетом расчетных и экспериментальных данных, а также технологических особенностей предпосадочной подготовки почвы с формированием гребней принят рыхлящий рабочий орган в виде Г-обрааного ножа с винтовой эвольвентной поверхностью с углом подъема винтовой линии режущей кромки "V = 4Ь°. гребнеобразув-ций рабочий орган - в виде части поверхности эллиптического цилиндра с увеличивающейся рабочей поверхностью от передней режущей кромки к затылочной. Основная реАущая кромка имеет форму двоякой кривизны.

Исследования опытных образцов активных гребнеобразующих рабочих органов проводили на почвенном канале с целью выявления кинематического показателя, поступательной скорости, подачи на нож и диаметра фрезбарабана на силовые и энергетические показатели активного рабочего органа и культиватора-гребпеоб-разофателя. Результаты эксперимента представлены в виде графиков (рис.4,Ь).

Установлено, что с ростом подачи на нож $ затраты мощности увеличиваются по кривой гиперболического типа с положительным ускорением. Интенсивность роста затрат модности на привод активного гребнеобразующего рабочего органа с повышением частоты вращения ротора увеличивается. Причина этого явления-увеличение затрат мочности на отбрасывание почвы. С увеличенв-ем кинематического параметра -Я затраты мощности на фрезерование^?» возрастают, ауменьшается. Оптимальным является

Л- = 3 - 6. Коэффициенты корреляции теоретических и экспериментальных данных находятся в интервале 0,5 - 0,7, т.е. наблюдается слабая корреляционная связь.

С увеличением диаметра фрезбарабана ]) мощность увеличивается прямопропорционально, аЛ^уменывается по гиперболи-

ческой кривом. Мощность на подталкивание в 6-8 раз иенъэе мощности фрезерования. Поэтому увеличение диаметра барабана более 300 мм влечет резкое увеличение общей мощности на фрезерование. Коэффициенты корреляции находятся в пределах 0,85-0,95. >

Характер изменения мощности, затрачиваемой секцией культиватора, скомплектованной рабочими органами, в зависимости от поступательной скорости представлен на рисунке 5.

Мощность, затрачиваемая активными гребнеобразуввдмя рабочими органами на обработку почвы (кривая 3), на 15-20$ больше мощности, затрачиваемой фрезерными рыхлителями (кривая 4). Это, объясняется тем,что новые рабочие органы производят рыхление как Г-образные ножи и формируют гребни.

Установка на секции дискового окучника (кривая 2) повышает энергозатраты (при Л =.3,0-4,0) на 1,8-2,5 кВт или на 2530£, а установка пассивного окучника (кривая I) - на 3-4 кВт или 40—45)6. В результате затрачиваемая моиность контрольной секции на 1,5-3,2 кВт или 25-32? выше, чем у экспериментальной.

С увеличением поступательной скорости 2С кривые затрачиваемой мощности (1,2,4) резко возрастают. Это объясняется тем, что подредукторкые пространства известных секций не успевают освобождаться от разрыхленной почвы, она сгруживается, возникает "бульдозерный эффект", резко повышающий тяговое сопротивление пассивных окучников. Эти« можно объяснить возрастание коэффициента буксования прототипа и контрольного агрегата. Пс агротехническим требованиям коэффициент буксования у колесных тракторов не должен поевыиать 168." Отсюда пведельна." рабочаг скорость контрольного агрегата не более 2м/сек. Прк. скорос?;., равной 2,7м/сек. у контрольного агрегата двигатель начинал работать в режиме перегрузки, у экспериментального агрегата перегрузка не происходила.

Для сравнения работы ичспврямектадьного культиватора-ГрвбнеобразоваРеяя з серийно яипускаекнчк кашинакч при предпосадочной подготовке почва с нарезкоЛ гребная, междурядной обработки и окучиэйкка.о схеоу проведения эхспвркквнго:*- были зклз-чвны опыты с «удмкэатопака-окучникакя КОН-2,3, п

Ш-4,2.

Способ обработки н применяемые кааигш супсст^енж} влияят на структуру почвы в зона гребня. Лучпякп т>гй52?влякп по

Зависимость затрат мощности активного гребнеобразующего рабочего органа от подачи на нож и частоты вращения

Рис. 4

СО а - 2.3 с • - 3,9 с А - 4,7 с

Зависимость мощности, затрачиваемой секцией культиватора, от поступательной скорости

Рис.5

I-контроль; 2-прототип; 3-эксперимектальный рабочий орган; 4-Г-образные ноги.

качеству характеризуются гребни, сформированные экспериментальным культиватором (рис.б). Почва в гребнях получается равно-структурной, мелкокомковатой, доступной для прохождения воздуха и влаги на большую глубину. Гребни содержат 75-92i агрономически ценных фракций, причем они сосредоточены в центральной части гребня (т.е. в зоне формирования клубневого гнезда), а крупные скатываются в междурядья, при последующих междурядных обработках они также разрыхляются.

При нарезке гребней пассивными рабочими органами количество агрономически ценных фракций составляло только Качественная подготовка почвы экспериментальным культиватором-гребне-образователем способствовала раннему и дружному появлению всходов картофеля (рис.7).

Опытным путем установлено, что предпосадочную обработку выщелоченных черноземов с тяжелосуглинистым механическим составом следует проводить при влажности 17-20$, а междурядную обработку - при 20-29%, что соответствует углу естественного откоса почвы равному Зб0-^0.Коэффициент вспушенности должен быть не менее 1,2.

При проведении междурядных обработок и окучивании выявилась способность экспериментального культиватора уничтожать сорняки в защитной зоне путем их засыпания слоем почвы. Вслед-ствии этого экспериментальный участок был менее засорен, чем контрольный. В результата повышения качества предпосадочной подготовки почвы, междурядных обработок и окучивания на экспериментальном участке получена урожайность картофеля 209 ц/га, на контрольном - 180 ц/га или на 16% меньше. Положительным является и то, что выход клубней семенных фракций на экспериментальном участке оказался выше на 14%, чем на контрольном, вследствйи равномерного развития клубней в гнезде

В ходе экспериментальных исследований выявлено, что при нарезке гребней оптимальным является режим работы при частоте вращения S0M равной 545 мин." и поступательной скорости контрольного 1,55 м/сек., экспериментального 2,0 м/сек. Это обеспе-чиваетбя номинальной частотой вращения вала двигателя (2100 -2200 мйн. ), второй передачей трактора контрольного и третьей-экспериментального агрегата. Соблюдение рекомендуемых режимов гарантирует качественное выполнение технологической операции.

юо> ьо 60 40 20 О

Фракционный состав гребня

< к

<

* . - -'—■■ >7|-г1,„|'^ ~ * » • ^г^яам« 1 ) • мц

< '¿Ь мм

25 - 50 Рис.6

50 - 100

г-ЮОм.

100 % ЬО 60 40 20

Динамика появления всходов картофеля (данные за 1992 год)

/ /1 / /А - ^

//

/ / /X

/Л

20 мая

25 30

Рис. 7

5 июня 10 июня

-----К0Н-2,Ъ;---КГ#-2,8 (контроль);---КФЛ-4,2;

._ экспериментальный культиватор.

так как подача на нож с оставляй г v,, 06-0,1 м, кинематический параметр будет в иуимолах Э,0-С,С.

На оптимальных режимах /дияьнык расход топлива у контрольного агрегата при нарезке гребной составил 7,04 и 5,95 кг/га -при с<учиваиии, а оксперимиггального, соответственно, 4,82 и 5,7 кг/га. Окоиомия тошшва составила П-ZCí.

В пятой главе приведены результаты технико-экономической Г.* ГО ЛНСиН С.: COrjmCiíC u^i i - i_Ji í^-uu

"Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки".

выводи И РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Из существующих технологических приемов предпосадочной подготовки почвы по качественным показателям предварительная

нарезка гребней является само»! з+фективной агротехнической операцией, оказывающей решающее значение на повышение урожайнее i и каото^еля. Однако, гребни, сформированные сершшо выпускаемыми машинами с пассивными рабочими органами и известными спс'-обами, ¡icj'yчаются крупнококковатси структуры, небольшого ooieva. Процесс греСиюобриооьинан трсоует -виачительных ьнерго-оатрат.

2. Предложена конструкция многооперационного культиватора с активными рабочими органами (A.C. СССР № 1679900) и способ нормирования гребней. Все ото позволяет повысить качество рых-

:еп.;,ч почв!., ссв.мест.1ть предпосадочную подготовку почвы и нарезку гребнеи.

3. Основываясь на результатах теоретических и экспериментальных исследований разработан активный рабочий орган-гребне-образователь, в котором ссзмевени технологические функции рых-•втоля транспортировщика почвы. Предложена констр/ктивно-тех-ислсгкческая схема комбинированнои картофелесажалки, которая совмещает рреоернук обработку почвы, посадку клубней, внесение припосадочпси дозы минеральных удобрении, окончательное формирование профиля гребня заданных параметров. (Положительные реше- • ния ВНИИГПЭ на выдачу авторских свидетельств по заявкам

№ 4787385/15 и № 4908840/15 ).

4. На основе метода параметрического .моделирования предложена методика оптимизации формы и параметров гребня с учетом почвенных условий и размеров клубневого гнезда. При возделывании картофеля в одних и тех же почвенно-климатических условиях можно повысить эффективность картофелеводства, создав комплекс машин с изменяемой колеей и шириной междурядий, т.е. используя модульный вариант конструирования.

5. Основываясь на результатах оптимизации формы, размеров гребня и данных лабораторно-полевых исследований обоснованы параметры активного гребнеобразующего рабочего органа: максимальный диаметр фрезерного барабана - 300 мм, минимальный -200 мм, число ножей на диске - 3, ширина крыла ножа максимальная - 120 мм, минимальная - 65 мм, угол отгиба стойки ножа -3°- 5°, рекомендуемый кинематический параметр при предпосадочной подготовке почвы и нарезке гребней в пределах 4-6, при междурядной обработке и окучивании - 3-4.

6. Усовершенствована методика проведения экспериментальных исследований на основе применения современной контрольно-регистрирующей аппаратуры (ЭМА-ПМ, K-I2I, ИП-179 ), что позволило в 2-3 раза снизить трудоемкость получения и обработки первичной информации.

7. С целью повышения урожайности картофеля на выщелоченных черноземах с тяжелосуглинистым механическим составом, предварительную нарезку гребней следует проводить при влажности почвы 17-20$, а междурядную обработку и окучивание - 20-29$, что соответствует углу естественного откоса в зависимости от типа почвы Зб°-44°. При этом коэффициент вспушенности не должен быть ниже 1,2.

8. Установлены оптимальные режимы нового агрегата: частота вращения ВОМ - 545 мин."*, поступательная скорость 1,55м/сех при предпосадочной обработке и нарезке гребней и 2 м/сек при меадурядной обработке и окучивании.

9. Применение нового фрезерного культиватора с активными гребнеобразувщими рабочими органами позволяет на 20-25$ увеличить еффвктивный объем гребня, на 15-20$ улучшить состав агрономически ценных фракций почвы в гребне, за счет этого повы -срть на 10-12$ урожайность картофеля и на 18-20$ производительность работы агрегата. Экономия топлива составила 1,1-1,3 кг/га

или 17-20|.

Годовой экономический эффект при предпосадочной подготовке почвы с нарезкой гребней и окучивании, с учетом повышения урожайности картофеля составил 73,8 тыс.рублей на одну машину.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Универсальный культиватоо-гребнеобоазовятель //Механизация к электрификация сел.хоз-ва.-1991 ,-!ё2.-с.121-12:>»

2. Выбор рациональной схемы размещения активных рабочих органов с винтовыми поверхностями культиватора-гребнеобразо-вателя //Эффективность использования машиностроительного оборудования. Тез.докл. научно-технической конференции в г.Саранске. Саранск.: Из-во Мордов.гос.ун-та.1991.-с.79-80. (Соавтор А.И.Лещанкин).

3. Проектирование винтовых поверхностей рабочих органов па ЭВМ //Эффективность использования машиностроительного оборудования. Тез .докл.научно-технической конференции з г.Саранске. Саранск.: йз-во Мордсз.гос .ун-та . 1991.-с 87-88 (Соавтор1' А.И.Лещанкин, М.й.Чатхкн, М.Н.Зегчишшсз )

4. Универсальный пропашной «сультиваюр-греоаеоСсйзсгсгсд:, с активными рабочими органами //Йкформ.лист.Корлзвского ОН?«. Саранок.1у90.-№90-21-о. 1-3.

5. Применение фрззеркк/ комоинированккх машин вгм-делавании картофеля на тдьелах почвах //йнфори.лагт.нордегс-

I кого ЦНТИ. Саранск.1992.-№92-5.-с.1-3. (Соавторы А.И.Лещанкин, М.К.Чаткин).

6. Фрезерный культиватор грейнезс^ технологкк//Кар -тофель и овощи. —1992.—№2.-с.3-4. (соавтор А.И.Лещанкин).

7. Опыт возделывания картофеля на тяыелых почвах //Механизация и электииЛикация сел.хоз-ва.-1992.-Й5-6.-с.15-16. (Соавторы А.И.Лезанкич, И. К. Чате.«).

( 6. 5ресер:;на х г ^о--?;:.: лV

//Трактор:; сздьчоз'-^сйки . -:/5. -с .6 'Соглсо?

: 9. Оптимизация технологических процессов и параметров

) почвообрабатывающих ¡«азан с активными рвбоч;;>:л органам!!:.

! Отчет Мордов.ун-та:.Руководитель А.И.Леианхин.-^ГР01900004035. Саранск. 1990.-с.132.

10. Фрезерный культиватор-грабнеобразователь. Авторское свидетельство СССР № 1679980. 1991. Б.И.»36. (Соавторы А.И.Ле-ианкин, М.Н.Чаткин и др.).

11. Почвообрабатывающее орудие. Положительное решение ВНИИГПЭ по заявке на изобретение № 4908840/15. (Соавтор А.И.Ле-щанкин).

12. Комбинированная картофелесажалка. Положительное решение ВНИИГПЭ по заявке на изобретение № 47887385/15. (Соавторы А.И.Лещанкин, М.Б.Угланов).