автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Механико-технологическое обоснование и разработка комплексов комбинированных агрегатов для совмещения операций обработки почвы в системе интенсивного земледелия

Всесоюзной ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт ыеханмзаинн сельского хозяйства (ВИН)

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ ЮРИЙ ИВАНОВИЧ

УДК 631.319.06

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСОВ КОНЕИНИРОВАННЫХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ СОВМЕЩЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В СИСТЕМЕ ИНТЕНСИВНОГО ЗЕШЩЦЕЛШ

Специальность 05.20.01. - Механизация сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Москва - 1991

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства (НИМ). .

Официальные оппоненты: доктор £ель№ОХ-йЗуйУта.ук, профессор

Спирин А.П.;

доктор технических наук, профессор Кушнарев A.C.;

доктор технических наук, профессор Сакун В.А.

Ведущая организация - Научно- производственное объединение-Всесоюзный научно-исследовательский институт сельхозмашиностроения (НПО ВИСХОМ).

Защита состоится 1931г. в 10 часов на заседа-

нии специализированного совета Д.020.02.01. при Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства (BUM) по адресу: 109428, г.Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке БИМа. Научный доклад разослан

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат технических наук Л.В.Мамедова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из самых перспективных путей повышения эффективности сельскохозяйственного производства является разработка и внедрение технологий минимальной обработки почвы и создание комплекса высокоадаптивных комбинированных агрегатов для совмещения ряда операций основной и предпосевной подготовки почвы. Это направление перспективно по экологическим причинам, поскольку не требует больших капитальных вложений и не вызывает нового непредсказуемого вмешательства человека в окружающую среду.

Особое значение для возделывания полевых культур имеет предпосевная подготовка почвы, которая непосредственно формирует среду обитания культурных растений и её дефекты невозможно исправить.Высокое качество предпосевной подготовки способно повысить урожай полевых культур на 20...30% и снижает потребность в применении средств химизации. Полноценная подготовка почвы под посев обеспечивается за 3...4 и более проходов различных однооперационных машин по полю, что требует много времени и средств.

В связи с этим необходима разработка и внедрение комплекса комбинированных агрегатов, выполняющих 3...4 операции за один проход. В перспективе такие агрегаты могут стать основой создания более экологичных интенсивных систем земледелия, обеспечивающих достаточно высокий уровень сельскохозяйственного производства с минимальным использованием средств химизации и сохранением плодородия почвы. Например, для центральной зоны таким перспективным приемом интенсификации может стать насыщение севооборота промежуточными культурами на зеленый корм, сидерацию, фитосанитарию, широкое применение которых невозможно без комбинированных агрегатов. Поэтому разработка механико-технологических основ совмещения операций предпосевной подготовки почвы и создание комплекса комбинированных агрегатов актуальны как для современных, так и для перспективных интенсивных систем земледелия.

Исследования и разработка, составившие основу диссертации,выполнены в соответствии: с пятилетними планами НИР ВИМ в период с 1971 по 1990 гг.; заданием 16.04. "Разработка технологий и технических средств для совмещения операций почвообработки, посева,внесения удобрений"; целевой комплексной программы по производству

3

зерна ОД 032 (03.01.02); постановлениями ЦК КПСС и СМ СССР № 520 от 19.06.1978 г. и № 900 от 27.09.1979 г.

Цель работы - разработка механико-технологических основ создания комплексов комбинированных агрегатов для основной и предпосевной обработки почвы.

Объекты исследований - технологические процессы основной и предпосевной подготовки почвы, вспаханная почва," комплексы различных почвообрабатывающих рабочих органов.

Научную новизну представляют:

- общие закономерности о выполнении механизированных технологических процессов основной и предпосевной подготовки почвы как комплекса операций, выполняемых одновременно с целью обеспечения благоприятных условий роста и развития культурных растений;

- принципы создания комбинированных агрегатов для выполнения операций основной и предпосевной подготовки почвы;

- концепция комплексных исследований взаимодействия различных рабочих органов, позволяющая улучшить их параметры для многоцелевого использования при одновременном выполнении несколь ких операций;

- технологические характеристики вспаханной почвы как объекта предпосевной обработки и аналитическая связь физико-механических показателей почвы с параметрами рабочих органов почвообрабатывающих машин и агрегатов;

- математические модели, описывающие взаимодействие различных рабочих органов с почвой и друг с другом, позволяющие определить параметры, рациональную расстановку, минимально необходимый набор рабочих органов и таким образом улучшить качество работы комбинированных агрегатов в сравнении с однооперационными машинами;

- теоретическое обоснование рационального комплектования комбинированных почвообрабатывающих агрегатов;

- метод измельчения комьев, обеспечивающий сохранение структуры почвы;

- обоснование типа и параметров рабочих органов для глубокого предпосевного ярусного уплотнения свежевспаханных почв и внедрение этой операции в практику отечественного земледелия;

- технологические схемы и конструктивные решения комплексов

комбинированных агрегатов для основной и предпосевной подготовки почвы, защищенные 20 авторскими свидетельствами,большая часть которых реализована в конструкциях машин.

Достоверность основных положений, выводов,рекомендаций подтверждена лабораторно-полевыми исследованиями, положительными результатами государственных испытаний всего комплекса комбинированных агрегатов, их многолетним эффективным использованием в сельском хозяйстве.

На защиту выносятся:

- общие закономерности протекания технологических процессов совмещения различных операций основной и предпосевной обработки почвы;

- математические модели для определения параметров рабочих органов и комбинированных агрегатов основной и предпосевной обработки почвы;

- общие принципы создания комбинированных почвообрабатывающих агрегатов, их технологические схемы и конструктивные решения.

Практическая значимость и реализация научно-технических результатов. Результаты исследований позволили, совместно с ГСКБ промышленности, разработать и внедрить в производство комплексы комбинированныхпахотных агрегатов (типа ПВР, позиции Р21.00.1 , Р21.00.2 , Р21.00.3 Системы машин) и агрегатов для предпосевной обработки почвы (типа РВК, позиции Р25.04 , Р25.05 , Р25.06 ) . Комплексы агрегатов обеспечивают повышение.производительности труда в 1,5...2 раза, урожайности зерновых культур на 2...5 ц/га, снижение эксплуатационных затрат на 20...30%, расхода топлива на 15...50%. Годовой экономический эффект от применения комплекса комбинированных агрегатов около 20 млн.в год.

За разработку и внедрение в производство комбинированных агрегатов типа РВК авторскому коллективу присуждена в 1980 г. премия СМ СССР.

Кроме того, материалы исследований были использованы при разработке агротребований на следующие позиции Системы машин: P2I.II; Р21.12; Р21.13; Р21.14; Р21.30; Р21.44; Р21.52; Р21.53 ; Р21.57; Р22.51; Р22.28; Р22.53; Р22.23; Р22.55/1; Р24.07 (Автор является непосредственным разработчиком указанных агротребований от ВИМа). Большая часть машин и агрегатов создана и внедрена в сельскохо-

■Иг,

зяйственное производство, другие находятся в различных стадиях разработки и внедрения. Разработан ГОСТ 26244-84 " Обработка почвы предпосевная. Требования к качеству и методы определения".

На базе проведенных исследований создаются новые интенсивнве системы земледелия с полным отказом от гербицидов и широким использованием промежуточных культур в качестве сидератов, зеленых кормов и фитосанитаров. Разработана и испытана в производственных условиях совхоза "Заворово" Московской области машинная безгербицидная технология возделывания картофеля (прибавка урожайности 25... 30$). Проводятся успешные опыты по разработке безгербицидных технологий возделывания зерновых культур в Можайском районе Московской области.

Апробация. Основные положения работы доложены и обсуждены на всесоюзных координационных совещаниях по заданию IS.04 "Разработка технологий и технических средств для совмещения операций" (1971... 1976 гг.), на заседаниях ОНТС МСХ, МТ и СХМ Госкомсельхозтех ники СССР (I97I...I985 гг.), на Всесоюзных научно-технических конференциях (Москва, 1982...1985 гг.), на Всесоюзных координационных совещаниях по научно-технической программе 051.12, задание 04 ( 1986 ...1987 гг.), на заседаниях секции земледельческой механикиВАСХНИЛ (1987...1990 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 115 работ, в том числе одна книга, брошюры, рекомендации, плакаты. Получено 20 авторских свидетельств. Общий объем опубликованных работ около 70 печатных листов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ состояния проблемы и обоснование задач исследований

Изучение технологических процессов почвообработки - составная часть земледельческой механики, основанной В.П.Горячкиным.Она тесно связана с агрономической наукой. Изучению технологических, процессов предпосевной подготовки и разработке агротехнических требований посвящены работы Д.И.Дурова, П.А.Некрасова, С.А.Наумова,А.И. Пупонина, И.Б.Ревута, К.И.Саранина и др. Агрономической наукой ус-6

тановлено, что предпосевная подготовка почвы должна содержать следующие операции: рыхление, измельчение, выравнивание поверхности и прикатываете (уплотнение).

Изучением процессов рыхления и измельчения почвы занимались П.Н.Гурченко, А.Т.Вагин, Ю.А.Ветров, А.А.Вилде, В.И.Виноградов , Г.М.Гологурский, Л.В.Гячев, А.И.Зеленин, В.В.Кацыгин,А.С.Кушнарев, Г.Е.Листопад, А.И.Любимов, Ю.Р.Нрвиков, И.М.Панов, М.Д.Подскребко, В.А.Сакун, Г.Н.Синеоков, А.П.Спирин, Н.В.Щучкин и др.

Научные разработки М.Г.Догановского, А.Б.Лурье, И.Т.Коврикова и др. доказывают высокую эффективность предпосевного выравнивания.

Вопросам уплотнения почвы посвящены работы К.И.Дебу, В.А.Же-лиговского, Н.И.Крашенникова, М.Е.Мацепуро, С.С.Сдобникова , Н.Я. Хархуты и др.

Следует отметить, что большинство исследователей изучали рабочие органы почвообрабатывающих машин по качественным показателям выполнения только одной какой-либо операции. Например,процесс рыхления изучали без учета формирования поверхности поля, уплотнения почвы - без взаимодействия с комьями и т.д.

Комплексному изучению совместного воздействия рабочих органов на почву и определению соответствия результатов их работы требованиям качественного и экономичного выполнения всех операций предпосевной подготовки (рыхление, измельчение, выравнивание,уплотнение) уделялось недостаточно внимания. С внедрением интенсивных систем земледелия возрастают требования не только к качеству выполненш укаг-занных операций, но и к срокам их выполнения. Однако по климатическим условиям для выполнения всего комплекса операций предпосевной подготовки почвы часто не хватает времени. К тому же,интенсивные системы земледелия ряда зон должны содержать большие площади промежуточных культур (зеленый корм, сидераты, фитосанитары), возделывание которых требует быстрой и высококачественной предпосевной подготовки почвы. Следовательно, в целях дальнейшей интенсификации земледелия требуется изыскать новые технологические и технические решения, позволяющие ряд отдельных операций по подготовке почвы заменить одним законченным непрерывным технологическим процессом.

Для достижения намеченной цели предусматривалось решить следующие задачи:

- обосновать общие закономерности протекания технологических процессов совмещения ряда операций предпосевной подготовки,а также основной обработки с дополнительной, установить требования к ним, разработать принципы создания комбинированных агрегатов дая реализации этих процессов;

- изучить физико-механические и технологические свойства вспаханных почв как объекта предпосевной подготовки;

- изучить взаимодействие комплексов различных рабочих органов с почвой, а также между собой, обосновать основные технологические параметры, расстановку рабочих органов душ их многоцелевого использования - совмещения операций рыхления, измельчения, выравнивания, уплотнения почвы;

- разработать метод измельчения глыб, способствующий меньшему распылению почвы и снижению энергозатрат с одновременным предпосевным уплотнением на всю глубину пахотного горизонта;

- обосновать способы рационального комплектования комбинированных агрегатов;

- разработать технологические и конструктивные схемы комбинированных агрегатов для вспашки и предпосевной обработки почвы;

- разработать и внедрить в производство комплексы комбинированных агрегатов для основной и предпосевной обработки почвы.

Общие требования к технологическому процессу и принципы создания комбинированных агрегатов для предпосевной обработки почвы

Согласно требованиям агрономической науки, душ произрастания культурных растений наиболее благоприятно измельчение почвы на комочки размером от I до 25 мм без пылеватых частиц. Такое требование в ряде условий трудновыполнимо. Поэтому, исходя из практики и достигнутого технического уровня почвообрабатывающих орудий,аг-ротребованиями считается достаточным крошение, при котором комки размером мельче 25 мм составляют не менее 80%. Взрыхленная почва, по данным агрономической науки, должна быть уплотнена до оптимальных значений объемной массы (1,0...1,3 г/см3). Однако по такому из основных требований технологии предпосевной подготовки , как выравненность поверхности, агрономическая наука не дает количест-8

венных рекомендаций. Известна только общая тенденция повышения урожайности и снижения потерь при уменьшении неровностей поля.Это требование к технологическому процессу нуждается в специальном обосновании.

Для предпосевной подготовки почвы применяется большой арсенал различных почвообрабатывающих орудий, каждое из которых выполняет одну лишь операцию. Совмещение этих операций, выполняемых одним агрегатом, составленным из различных однооперационных орудий, крайне выгодно с агротехнической точки зрения, но применяются такие агрегаты весьма редко, так как не удовлетворяют большинству эксплуатационно-экономических и технологических требований,например таких, как удобство переездов, поворотов, ухода и др. Поэтому для совмещения операций обработки почвы необходим новый подход , который позволил бы создать конструктивно простые, надежные и высокопроизводительные машины и агрегаты. Кроме того, на технологические и конструктивные параметры таких агрегатов большое влияние оказывают особенности возделывания полевых культур в различных почвенно-кли-матических условиях. В связи с тем, что в нашей стране саше большие площади (свыше 100 млн.га ) заняты зерновыми культурами, разработка новых технологий, создание и внедрение комплекса комбинированных агрегатов для их возделывания представляет важную народо-хозяйственную проблему.

Изучение особенностей возделывания зерновых культур в различных зонах СССР (для технологии с оборотом пласта ) позволило выделить несколько технологических групп со сходными процессами предпосевной обработки почвы, при которых возможно применять одинаковые машины.

Первая группа - подготовка почвы под посев яровых зерновых , под посев озимых зерновых культур по чистым парам в Шной степной и Лесостепных зонах (зоны 4, 5, 6, 72*^» 19). Посев яровых характеризуется чаще всего повышенной влажностью почвы (до 28...30^), посев озимых - пониженной. Посев проводится на глубину 8 см, при-катывание - после посева. Подготовка почвы под посев яровых культур в этих условиях должна проводиться в очень сжатые сроки (минимум - 48 ч), и производительность орудий должна быть высокой. Следовательно, машины для предпосевной подготовки в этих зонах необходимо создавать на базе высокопроизводительных широкозахватных

9

культиваторов, путем комплектования их приспособлениями душ выравнивания поверхности и измельчения вывернутых лапами влажных комьев почвы. Приспособления не должны быть металлоемкими и снижать производительность агрегатов.

Вторая группа - подготовка почвы под посев озимых зерновых культур по непаровым предшественникам ( зоны 1...8, II, 13, 19).является самой сложной и энергоемкой. Эти операции проводятся чаще всего в условиях недостаточного увлажнения. Поэтому подготовку почвы под посев следует начинать одновременно с основной обработкой, применяя комбинированные пахотные агрегаты производящие интенсивное измельчение глыб, выравнивание поверхности и уплотняющие пахотный слой на всю его глубину, чем достигается предотвращение потерь влаги в почве. Поскольку плуги являются энергоемким орудием и при этом резерв мощности в пахотных агрегатах практически отсутствует, то выполнить за один проход одновременно со вспашкой и окончательную предпосевную подготовку почвы не представляется возможным. Поэтому очевидна необходимость создания комбинированного орудия, интенсивно измельчающего глыбы, выравнивающего поверхность и уплотняющего почву именно для возделывания озимых зерновых культур по непаровым предшественникам.

Третья группа - подготовка почвы под посев яровых культур в Нечерноземной зоне СССР (зоны 1...3, 7р 83, 14, 18). Посев проводится на грубину 5 см, прикатывание - до посева. При обработке характерен как избыток влаги, так и её недостаток. Поэтому предпосевная подготовка почвы должна быть дифференцирована. При оптимальной и низкой влажности почвы необходимо проводить рыхление с уничтожением сорняков, измельчение комьев, выравнивание и предпосевное прикатывание. Совершенно очевидно, что в этих условиях можно использовать те же комбинированные машины, что и на воздашвании озимых культур. При повышенной влажности почвы следует применять аналогичные машинам первой группы культиваторы с приспособлениями для выравнивания и измельчения влажных непрочных комьев. При засоренности камнями, пыреем культиваторы следует оборудовать рыхлящими рабочими органами с пружинной стойкой.

Проведенный анализ показывает, что даже в пределах одной зоны методы предпосевной подготовки почвы зависят от условий и в первую очередь от влажности: сухие почвы необходимо тщательно измельчать и прикатывать, переувлажненные почвы в прикатывании не нуждаются .

Общее правило для всех зон - предпосевная подготовка почвы под озимые культуры по непаровым предшественникам должна начинаться одновременно с- основной обработкой. Наиболее сложным процессом является подготовка под посев сухой глыбистой почвы, в то время как способы подготовки влажной почвы можно считать частью указанного выше процесса.

Разработка общих требований к технологическим процессам предпосевной обработки и к орудиям для их выполнения позволила сформировать общие принципы создания комбинированных малин и агрегатов для реализации этих процессов. Применительно ко всем зонам разрабатывались новые технологические процессы и комплексы комбинированных агрегатов для совмещения следующих; операций:

- рыхления почвы с уничтожением сорняков (выполняется плугами, различными рыхлителями, культиваторами и т.д.);

- измельчения глыб взрыхленной почвы (выполняется дисковыми, игольчатыми боронами и др.орудиями, иногда в несколько проходов );

- выравнивания поверхности поля (выполняется специальными выравнивателями, волокушами, зубовыми боронами, шлейф-боронами и т.дО;

- уплотнения почвы (выполняется катками различных типов).

Выполнение в короткий срок такого количества операций требует

концентрации большого количества техники и рабочей силы в напряженный период сельхозработ. Поэтому ставилась задача создания комплекса комбинированных агрегатов, реализующих непрерывный технологический процесс предпосевной подготовки почвы за один проход Простота и надежность создаваемых комплексов комбинированных агрегатов достигались применением следующих принципов:

- многоцелевым использованием рабочих органов для одновременного выполнения нескольких операций (например, рыхлящих рабочих органов - для выравнивания поверхности, уплотняющих дисков - для измельчения глыб и т.д.), применением более рациональных параметров рабочих органов и их расстановки;

- обоснованным выбором минимального комплекса рабочих органов, расстановкой, обеспечивающей их эффективное взаимодействие с получением более высокого технологического результата;

- рациональным использованием массы комбинированного агрегата для достижения высокого технологического эффекта при измельчении и глубоком (на весь пахотный горизонт) уплотнении почвы;

- локализацией силового воздействия рабочих органов агрегата на почвенные комья и глыбы при их измельчении.

Для реализации указанных принципов создания комбинированных агрегатов необходимо разработать механико-технологические основы выполнения операций измельчения почвы, выравнивания поверхности и уплотнения (прикатывашя) почвы.

Результаты исследований по требованиям к технологическому процессу предпосевной подготовки почвы и разработке принципов создания комбинированных почвообрабатывающих агрегатов освещены в /1...3, 5, 19, 23, 25,..27, 33, 35, 37, 40, 41, 45, 46, 51 , 52, 56, 61, 63, 64, 66, 67, 69, 71, 77, 79, 83, 84, 85, 87, 90,..95/.

Механико-технологические основы процесса измельчения и рыхления почвы

Измельчение почвенных комьев (глыб) после основной обработки - одна из самых сложных и энергоемких операций в земледелии. Согласно В.П.Горячкину, затраты энергии на измельчение почвы пропорциональны площади поверхности разломов (разрезов), например , при последовательном делении фракций пополам эти затраты возрастают по геометрической прогрессии. Таким образом, зависимость затрат энергии от величины крошения подчиняется закону асимтотическо-го насыщения. Черезмерное крошение почвы нецелесообразно также и по агротехническим требованиям. Следовательно,при разработке комбинированных агрегатов необходимо создавать рабочие органы,интенсивно воздействующие только на крупные (недопустимые агротребова-ниями) почвенные комья. Для этого были выполнены исследования по определению физико-механических свойств почвенных комьев (глыб) и изучению характеристик пашни, как объекта предпосевной обработки почвы.

Приведенными исследованиями установлено, что максимальная прочность сухих глыб достигает больших значений. Так, при влажности &,5% образцы почвы размером 100x100 мм выдерживали нагрузку от 10 до 20 кй (в зависимости от толщины разрушающего штампа в пределах от I до 10 мм). Увеличение влажности до 14,2$ снизило разрушающую нагрузку до 5...15 кН. Резкое падение прочности образцов до 1...5 кН (в 4...10 раз ниже первоначальной) произошло при

увеличении их влажности до 22,3%. Экспериментальные исследования показали, что разрушение сухих (менее 14% влажности ) комьев связано с большими затратами энергии. Следовательно, при подготовке почвы под посев нельзя допускать образования глыб иих последующего высыхания, связанного с 5- 10-кратным ростом их прочности.Например, вспашку под посев озимых необходимо проводить комбинированными агрегатами, измельчающими глыбы почвы прежде, чем они высохнут. Установлено, что измельчение комьев острыми рабочими органами энергетически выгоднее при толщине лезвия( штампа ) менее I мм. При увеличении толщины штампа с I до 2 мм усилие на разрушение образцов возросло на 30...80%, а при увеличении толщины с I до 3 мм усилие возросло лишь на 10...15%. Однако при уменьшении толщины штампа увеличивается давление, при котором происходит разрушение образцов. Особенно резко возрастает этот показатель с уменьшением толщины штампа с 2 до I мм - на 50...100%. Следовательно, поддержание рк5ушей кромки рабочих органов в заостренном состоянии энергетически целесообразно, но требует применения материалов высокой прочности и износостойкости из-за больших давлений.

Установлено, что при измельчении глыб режущий инструмент(лезвие, штамп) не проникает глубоко в толщу глыбы, т.е. величина упругих и пластических деформаций незначительна (не более I...2 мгл). Следовательно, проектировать рабочие органы, измельчающие глыбы, следует с учетом этой закономерности.

Для того чтобы выяснить характеристики вспаханной почвы,т.е. оценить условия, в которых работают орудия для предпосевной подготовки почвы, была выполнена статистическая обработка нескольких сотен опытов (в основном при государственных испытаниях плугов) , проведенных в различных районах Европейской части СССР за'период с 1971 по 1985 гг.

Исследования показали, что вспашка в основном, с вероятгостьп 0,8...О,85, проводится в интецвале влажности 10...20%, и с вероятностью 0,15...20% - при влажности выше 20%. Установлено , что только около 80% вспаханных почв пригодно для посева, так как при влажности почвы ниже 12% влага в ней недоступна для растений . С уменьшением влажности почвы с 20% до 10% глыбистость пашни возрастает с 10...20 до 40...50%.

OAS Рис.1

Изучение функции распределения показателей крошения (рис.1) почвы при вспашке показало, что все глыбы составляют две близкие по шсое фракции: размером 50...150 мм и размером более 150 мм. С увеличением общей глыбистосга пашни количество крупных глыб возрастает интенсивнее. Следовательно, дополнительная обработка почвы при вспашке дсяжш быть ориентирована на измельчение крупных (более 150 мм) глыб. Результаты проведенных исследований позволили определить диапазон условий,в которых должна выполняться предпосевная обработка псявы, вспаханной под посев озимых культур. Запас влаги, недоступный для растений (12$) , соответствует глыбистости пашни, близкой 40$. Вероятность того, что глы-бистость вспаханной почвы будет меньше 40$ - около 0,8. Фракционный состав почвы при глыбистости 40$ следующий: глыбы размером 50 ...150 мм составляют около 15...17$, более 150 мм - около 20... 23$ по массе. По объемному показателю - около 30...35$ поверхности пашни занято глыбами. Это предел условий, при которых еще целесообразно проводить предпосевную обработку почвы. Вероятность глыбистости менее 30$ составляет 0,7, менее 20$ - 0,45 , менее 10$ - 0,1.

Установленное исследованиями наличие в почве двух близких по количеству фракций глыб предопределяет практическую идею измельчения крупных и мелких глыб различными рабочими органами. Очевидно, что для измельчения крупных и прочных глыб рабочие органы должны быть расположены более редко в пространстве и развивать большое давление на комья, а рабочие органы дая измельчения маша глыб 14

Функции распределения (1,2,3) и падштснычастот (1а,2а,За) крошения почвы Kg и глыбистости поверхности К при вспашке: I, 1а -все глыбы раздерем крупнее 50 мм;2,2а - глыбы крупнее 150 мм; 3, За - глыбы размером 50...150 мм

должны действовать на большой площади, но с меньшим давлением. Это предохранит поверхностный слой почвы от распыления.

Для реализации этого вывода было изучено взаимодействие рабочих органов с глыбистой почвой. Поверхностные глыбы располагаются на деформируемом основании и под воздействием рабочих органов вдавливаются в почву на величину л . При обработке глыбы могут попадать под рабочие органы орудия по одной или одновременно по несколько штук. От того, сколько глыб одновременно попадет под рабочие органы, зависит величина потребной энергии на их измельчение.

Связь между длиной пути Хт , при которой вероятность попадания под рабочие органы орудия одновременно т глыб равна единице, выражается следующей формулой:

41-^)

"(f-fin

А У^Г

т

(I)

где

а - размер глыбы; К - глыбистость поверхности почвы;

- ширина захвата орудия. Результаты анализа показателей, полученных с помощью формулы (I), связанных с характеристиками вспаханных почв, позволили определить, что при возрастании количества одновременных событий (т = 2, 3, 4, 5 и т.д.) их вероятность снижается на порядок (рис.2).Таким образом, в самых слон-xj П ных условиях (едшшми глы-

бами более 150 мм покрыто 20^ плошади поверхности , вероятность таких условий - 0,1) попадание двух глыб под орудие шириной захвата I м будет происходить через каждые 20 м.При уменьшении глыбистости до к = 0,1 (вероятность - 0,45 ) длина пути %т между событиями т = 2 увеличится

4=3« \

6 X \ N.

Q2 Q3 К

0.2 О? К

qi аг аз к

Рис.2. Зависимость длины пути (при Р1 =1) между столкновениями катка с двумя (а), тремя (б) и четырьмя (в) глыбами от глыбистости пашни

в 3 раза и составит 60 м. Очевидна целесообразность расчета потребной энергии на измельчение одной глыбы на ширине захвата орудия I м. В этом случае неизмельченные крупные глыбы займут около 0,4...0,5% площади обработанной поверхности. Анализ показывает , что полное измельчение глыб требует скачкообразного прироста потребной энергии, расходуемой с малым эффектом.

Для измельчения глыб выбирались бесприводные перекатывающиеся рабочие органы (типа катков, игольчатых звездочек, дисков и т.д.), преимущество которых заключается в следующем. Они должны двигаться, равномерно погружаясь во вспаханную почву на глубину не менее глубины посева, а попадающиеся почвенные глыбы должны быть измельчены или вдавлены в пашню усилием, которое избирательно действует только на эти глыбы. При контакте рабочего органа с глыбой усилие, действующее на нее во время вдавливания ( первая

фаза взаимодействия), равно: *

где /"/- - масса глыбы;

X - скорость орудия;

2с - высота глыбы относительно нижней кромки диска;

с/ - диаметр диска рабочего органа.

Если глыба не измельчена в первой фазе взаимодействия,то рабочий орган начинает подниматься на нее, развивая усйлие, равное

2тлх

- ' =И£ТГ~' (3)

где - масса орудия.

Полученные зависимости (2) и (3) показывают, что рабочие органы с малым диаметром прикатываюих дисков гораздо эффективнее измельчают глыбы. Чем глубже рабочие органы проникают в почву при установившемся движении, тем большее усилие они развивают при встрече с глыбой. Движение дисков небольшого диаметра и глубоко проникающих во вспаханную почву связано с затратами энергии на трение и большой вероятностью забивания пространства между рабочими органами,почвой и растительными остатками. Поэтому измельчающие рабочие органы целесообразно ставить между собой на боль-16

шом расстоянии, поверхностные глыбы перемещать к ним предварительно. Таким образом, при одинаковой общей массе орудия можно увеличить воздействие рабочих органов на глыбы, уменьшить.излишнее распыление почвы и снизить затраты энергии. Перемещение глыб под диски измельчающих рабочих органов совмещается с другими операциями, например с выравниванием поверхности и уничтожение сорняков. Под воздействие дисков (например, производственных кольчато-шпоровых ) должны перемещаться комья (глыбы) различной величины от 25 до 250 мм. При этом перемещение лапами мелких и крупных глыб происходит различно. При движении рыхлительная лапа образует впереди себя возвышение из деформированной почвы. Мелкие поверхностные глыбы скатываются или сползают с этого возвышения в сторону (рис.3). Установлено, что каждый поверхностный мелкий комок, расположенный на расстоянии у от оси лапы, до контакта с последней переместится в поперечном направлении на расстояние

У Г . ■« / у ~ " ^ ^

где $ - ускорение свободного падения;

2» - глубина обработки;

Вт - максимальная высота подъема почвы лапой;

/ - коэффициент трения почвы по почве.

Расчеты показывают, что в зависимости от условий мелкие комья еще до контакта с лапой успевают переместиться в поперечном направлении на величину 0,04...0,12 м.

Вторая фаза движения начинается с разрушения стойкой поднятой пирамиды почвы и разброса ее частиц в стороны.

Время движения частиц почвы после контакта с лапой равно:

_ 9г0 (гт-/го)(Зг.-Ш ч (4)

• (5)

Полученные зависимости позволили установить, что мелкие поверхностные комья, начинающие поперечное перемещение еще до встречи с лапой, быстрее достигают центра междурядья и сосредотачиваются в основании гребня, сформированного соседними рыхлительными лапами. Исследования показывают, что при междурядии лап 300...400 мм

17

Рис.3. Схема взаимодействия рыхлящих и перекатывающихся рабочих органов

ширина полосы, на которой сосредотачиваются комья, равна около 150 мм. Эту полосу можно обрабатывать диском стандартного кольчато-шпорового катка с шириной венца 135 мм.

На крупные глыбы конус почвы перед лапой может нз оказать воздействие, они перемешаются непосредственно от контакта с лапой.Согласно исследованиям А.В.Клочкова, глыбы имеют чаще всего соотношение сторон 2x1,5x1. Следовательно,с вероятностью более 0,5 они будут находиться в статически устойчивом состоянии, т.е. при перемещении не перекатываться.Перемещение статически устойчивых глыб состоит из двух фаз.Сначала стойка лапы поднимает и перемещает тиф (иногда посредством опрокидывания}по направлению движения,одновременно глыба сползает в междурядье, принимает статически устойчивое положение и при этом меняется точка приложения движуще? силы.

Для решения задачи рассмотрено движение во второй фазе, которое происходит в конце контакта с рабочим органом. Согласно Н.Е. Дуковскому, момент сопротивления перемещению твердого тела, опирающегося на неподвижную плоскость некоторой площадкой и перемешающейся вдоль этой плоскости с трением у , равен:

М = (6)

где Р - нормальное давление;

1 - радиус вращения.

Составив и решив по аналогии с (6) уравнение движения глыбы от импульса, полученного в конце контакта с лапой, находим,что радиус поворота глыбы по инерции о,?07а . Соответственно средняя угловая скорость вращения глыбы

± {г

¿а

Энергия импульса, которую получает глыба и обеспечивает её движение по инерции, будет:

w j2zjot(0*.aj)9 (8)

где о„ - а- а, .

Работа сил сопротивления

. , ГПг УсОсл ti , I 2 I

= , (а, * of) > (9)

¿о

где ti - время движения глыбы по инерции.

Из равенства ~ We , найдем

ti =i ' (I о)

Зная угловую скорость и время, можно рассчитать величину перемещения центра тяжести в поперечном направлении:

yr - a]o.70?-o,iO?cos(o,iisi^ . (п)

Зависимости (8)...(ll) позволяют обосновать рациональную расстановку рыхлящих и измельчающих рабочих органов ( рыхлительных лап и отдельных дисков катка ). Установлено, что при ширине междурядий 300...400 мм (оптимального и для мелких глыб) расстояние от стоек лап до обода дисков катка по ходу должно быть не менее 0,2 м. При такой расстановке и диапазоне скоростей движения 2...4 м/с все глыбы размером 0,1; 0,15 и 0,2 м будут сдвинуты так , что их центры тяжести расположатся на полосе шириной около 150 мм по осевой линии междурядья лап (рис.4). При увеличении скорости ширина полосы уменьшается.

Часть глыб, попавших под диск катка, будет целиком вдавлена в пашню, и поэтов после каждого диска установлена рыхлящая лапа, измельчающая эти глыбы ш извлекающая их на поверхность под воздействие второго ряда перекатывающихся рабочих ор--|~1 ганов, которые измельчают некрупные комья • и равномерно уплотняют почву. Второй ряд перекатывающихся рабочих органов целесо-Цу образно установить на таком расстоянии от

Л*_лап, чтобы поднятая последними почва от

] контакта с поверхностью катка равномерно распределялась по ширине и таким образом выравнивалась поверхность поля.Слишком близкое расположение катка к лапам недопустимо по условиям забиваемости псн-вы между рабочими органами орудия.Сочетание лаповых культиваторов с катком широко распространено, в практике сельхозмашиностроения и правильное комплектование этих орудий позволит уменьшить их габариты и улучшит показатели работы.

Частицы почвы, поднятые лапой на высоту 2т (см.рис.З), при свободном падении встречаются с движущейся поверхностью катка на высоте ¿с и изменяют направление и скорость движения.Время движения почвы после контакта с катком до поверхности поля

¿»= _сГ]/1Г

с + • (

Анализ показывает, что при определенных значениях с/ и2е величина ¿с значительно меньше, чем время свободного падения. Следовательно, каток может уплотнять поток движущейся почвы, и существует некоторое рациональное расстояние между катком и лапами, при котором происходит взаимодействие этих рабочих органов без забивания. Расчеты показывают, что уплотнение потока почвы происходит только при 2е ¿0,5...0,6«/. Для предотвращения забивания почвой промежутка между лапами передняя граница уплотненного по-20

Рис.4. Схема формирования лапами полосы глыб для измельчения их дисками :

т о о т1 о1 п1 т11 »" »

г11^11 - положение центров тяжести глыб после контакта с лапами при скоростях 2,3,4 км/ч

тока почвы должна располагаться позади их стоек. Передняя граница потока совпадает с траекторией верхних частиц почвы.

Направление вектора скорости этих частиц к вертикали: _^

3 2

(13)

Расстояние от поверхности катка до передней кромки уплотненного слоя равно:

Хе =

т/г7

(14)

Величина зависит от величины подъема почвы лапой. Если принять, что расотояние между лапой и катком выбрано по формуле (14), то связь между всеми параметрами лап и катка определяется следушей формулой:

г^Ст/^К +с/{Щ!г х )г

(15)

На основании формул (14) и(15) построена номограмма ( рис.5)

для определения расстояния между лапами и катком. Величина подъема почвы лапой 2 т зависит от её конструкции, скорости движения, почвенных условий и обычно колеблется от 0,1 до 0,25 м. "Диаметр катка выбирается от 220 до 520 мм. Зная высоту Ет, например 0,25 м (см.рис.5), можно выбрать расстояние между катком и лапами Х^ для любого диаметра катка. При уменьшении диаметра катка величина л^' увеличивается.

■и ,мг

Рис.5. Номограмма для определения рационального расстояния между рыхлящими и перекатывающимися рабочими органами

Например, для катка с! = 520 мм величина дгс' = 0,17 м, для катка с! = 220 мм - = 0,33 м. Правильный выбор расстояния междг лапами и катком обеспечивает лучшее агротехническое качество подготовки почвы за счет взаимодействия рабочих органов ( равномерное распределение и измельчение комьев движущейся почвы) и сокращает продольные габариты комбинированных орудий.

Результаты исследований по рыхлении и измельчению почвы в зависимости от параметров рабочих органов и агрегатов освещены в следующих публикациях /6, 7, 9, 10...12, 14, 21, 30...32, 34, 42 ...44, 47...50, 58, 61, 62, 65, 70, 75, 77, 80, 84, 87...90/.

Выровненность поверхности почвы, подготовленной под посев, непосредственно влияет на равномерность глубины заделки семян, а следовательно, и на все развитие культурных растений. В настоящее время оценка качества выравнивания несовершенна: агротехническими требованиями регламентируется только глубина борозд,которая в некоторых случаях может и не оказывать большого отрицательного воздействия на качество посева. С другой стороны, поле может и не иметь видимых борозд, но быть малопригодным для посева. Различают микро- (высота менее 0,1 м, длина менее 0,5 м), мезо- (высота 0,1 ...2,0 м, длина 0,5...3 м) и макронеровности (высота более 2 м и длина более 3 м). В системе ежегодной предпосевной подготовки почвы можно выравнить только микронеровности поверхности.

Для обоснования требований к предпосевной обработке необходимо определить, как влияют микронеровности на работу посевных машин. Для решения этой задачи были изучены свойства подготовленных под посев почв, причем такие, по которым накоплен обширный экспериментальный материал. Известно, что подготовленная под посев почва однородна по фракционному составу, физико-механическим свойствам и различается твердостью по глубине. Сошник в этой среде движется устойчиво, пока вертикальная нагрузка на него уравновешивается несущей способностью дна борозды. При наезде на неровность давление сошника на почву изменяется и происходит нарушение равномерности глубины заделки. Согласно агротехническим требованиям,

Механико-технологические основы процессов выравнивания поверхности почвы

основная масса семян (80%) должна быть высеяна в елей толщиной 2 см, следовательно, сошник может колебаться в пределах допуска ± I см.

В результате исследования движения сошника в почве получено, что агротребования не нарушаются при наезде на неровность при ус-

ловии:

%

где

2о-2

(16)

2*

тс Рп

' 9-г ~ ДавлзН11е сошника на почву при движении по горизонтальному участку и при наезде на поверхность; Пц ~ коэффициент, зависящий от кинематической схемы подвески сошника (для зерновых сеялок пк 2? 0,4); сп - коэффициент жесткости пружины подвески сошника; , Хн - высота и длина неровности;

- масса сошника;

- сила сжатия пружины;

- глубина хода сошника.

Для того чтобы определить предельное соотношение допустимых давлений по (16) для реально существующих почв, бьии проведены статистические исследования большого количества опытов по испытаниям посевных машин и орудий для предпосевной подготовки. Определяли закономерность нарастания твердости почвы по глубине по соотношению 6~Т/ бу , где <3Т - твердость почвы в слое 0...5 см, - то же в слое Ь...Ю см. Установлено, что плотность рас-(рис.6, кривая I) близка к нормальной.

Установлено, что соотношение твердостей почвы при изменении глубины на I см должно быть равно допустимому соотношению давлений сошника, при котором он не отклоняется по глубине более чем на I см.

<3'т

пределения

о? / ег,

05

Щ

*/ с- ■ — *

Г

р

\ о 3

У о

и 1.8 г.4 2.7 3,0 V 6г/5г 1,1 1.22 1.31 1,<1б

Рис.6. Функции распределения твердости почвы в слое 0...10см: I - цля всей Европейской части СССР, 2 - для Нечерноземной зоны, 3 - плотность распределения твердости почвы

Например, если при наезде на неровность fî— I»I , то согласно рис.6, во всех условиях, гдебг/бг à 1,5, агротребования нарушаться не будут. Вероятность таких условий для Европейской части СССР, согласно кривой распределения, равно 0,8.

На основании этого принципа построены зависимости вероятности заделки семян в пределах агротребований от величин неровностей почвы (рис.7). Установлено, что при допуске -I см глубина заделки 4см будет выдерживаться при высоте неровности ^ 0,02...0,03 м

и длине Хм — 0,2... 0,3 м. При заделке на глубину 8 см предельные значения in ~ 0,02...0,04 м, Хн ^ О,15...0,3 м.

При посеве на малую глубину рабочие органы посевных машин более чувствительны к качеству подготовки поверхности почвы,однако не следует делать вывод, что при увеличении пубины посадки равном^иость заделки семян улучшается, так как в данном исследовании не рассматривается вся совокупность факторов, определяющая движение сошника. Показанные на рис.7 вероятности рассчитаны в предположении , что неровности покрывают все поле. На реально существующем поле , кроме неровностей допустимой величины, всегда имеются неровности, превышающие допустимые размеры. Для того,чтобы семена на таком поле с вероятностью Рц^j были заделаны с допуском ¿1 см, необ -ходимо соблюдение следующего условия:

(1 ~ Pi(d)){i~ (17)

где

- длина неровностей недопустимых (крупных) размеров;

Xs - длина всего участка;

Рис.7. Зависимость вероятности заделки семян от микронеровностей на глубину 4 см (а) и о см (б): -

при допуске -I см; -----при

допуске ±0,5 см

- длина неровностей допустимых размеров.

Неровности, которые фигурируют в рассуждениях под названием "крупные", не могут быть больше определенного предела, при котором нарушается другой пункт агротребований - на поверхности почвы не должно быть незаделанных семян. Расчеты по формуле (16) показывают, что вынос семян на поверхность возможен при — 0,1 ...0,06 ми Хн ^ 0,35.. .0,1 м- Результаты исследований позволяют определить требования к выровненности поверхности, которые должны выполнять машины для предпосевной обработки почвы.

На состояние поверхности почвы воздействуют все рабочие органы, применяющиеся для предпосевной обработки, и поэтому необходимо исследовать пх с этой точки зрения.

Выравнивание почв?; дисками катка обусловлено в основном вертикальным вдавливанием в почву выпуклых частей микронеровностей. Несмотря на то, что поле после прохода достаточно тяжелых катков кажется ровным, это выравнивание обусловлено различной плотностью прикатанной почвы, что является скрытым дефектом предпосевной подготовки. Поэтому для комбинированных пахотных агрегатов был разработан каток, который наряду с другими операциями,выравнивает поверхность пашни.

Нами установлено, что для крошения крупных глыб и выравнивания поверхности целесообразнее всего использовать клиновидные диски толщиной 20...30 гол. Движение катка в пахотном агрегате происходит вдоль борозд и поэтому необходимо выяснить,какая часть гребня переместится в борозду катком. Исследования показали, что высота гребней уменьшается на величину

Зависимости (18) и (19) показывают, что выравнивающее дейст-

(18)

где - ширина гребня;

^ - угол заострения клина; - толщина обода диска. Почва будет отброшена на расстояние

(19)

вие катка с клиновидными дисками сильно зависит от скорости, глубины его погружения в почву, диаметра. Установлено,что сухие комковатые почвы выравниваются лучше, чем влажные и измельченные. Связные почвы выравниванию катком практически не поддаются и формулы (18), (19) применительно к связным почвам недействительны.

Выравнивание поверхности поля культиваторами довольно распространенная операция. Рабочие органы культиваторов всесторонне исследованы по самым различным параметрам, но их выравнивающее действие изучено недостаточно. Замечено, что культиваторы с рыхлящими рабочими органами (например, КШП-8) лучше выравнивают почву, чем лаповые, и поэтому они применяются при подготовке почвы под посев полевых культур, требовательных к выровненности поверхности поля.

Если' некоторая группа рыхлящих рабочих органов установлена т глубину обработки 2 с.р , то при движении по полю с неровным микрорельефом текущая глубина обработки Е0 изменяется от ¿гн Д° 2<у» - Ън . При движении каждая лапа частично перемещает по ходу движения некоторый массив почвы, причем, при повышении микрорельефа почва интенсивнее увлекается лапами вперед. Таким образом , принципиально возможна планировка поля одновременно с ее рыхлением и обработкой. Установлено, что для улучшения выравнивания почвы целесообразно уменьшить расстояние между рыхлящими рабочими органами, однако это уменьшение не должно приводить к забиванию рабочих органов почвой.

Исследованиями установлено, что минимально допустимое расстояние между рыхлящими лапами, при котором орудие не забивается (для максимальной глубины 12 см), равно:

где т - ширина стойки лапы.

Высота стоек лап также влияет на забивание орудия, она связана с высотой неровности почвы следующим соотношением:

(20)

¿сг ^ !*„(»**) ЬЪ . (21)

2<Ж

О

где - угол откоса призмы волочения почвы.

При движении каждая стойка увлекает почву вперед. Исследования показали, что максимальная величина продольного перемещения частиц почвы, непосредственно соприкасающихся со стойкой, равна:

(22)

где ¿д ¿/ - угол при вершине конуса почвы, образующийся на плоской стойке.

Объем перемещаемой лапой почвы в обшем виде равен: У о У»

а = - J? •

(23)

о о

Выравнивание поверхности происходит за счет перемещения почвы с повышением микрорельефа во впадины, причем перемещаемая почва должна полностью засыпать эти впадины, т.е.

У п?р — U max — Umin = У лот .

Путем решения уравнения (23) найдено:

"пах , Um£n = (Zc/> ±?н)г , (24)

где fa - угол деформации почвы лапой в продольно-вертикальной плоскости.

При периодическом характере неровностей почвы, например после вспашки, объем почвы, потребный для засыпания понижений,будет:

и„от = о,5гнхИ(-г*Р-¥!н). (25)

Для того, чтобы выровнить поле, необходимо число проходов (рядов лап)

_ OA Х„ (icp <Гг

х ' (26)

Пй =

Таким образом, выравнивающее действие рыхлящих культиватор-ных лап в значительной степени зависит от скорости движения агрегата, размеров неровностей (особо важную роль играет длина неровности) , глубины хода рабочих органов и их междурядья. Анализ зависимостей показан на рисунке 8. Рекомендации параметров лап и их

27

\

Ю- \ /

11 <

12 —• —

— -

45

0.Е

0.7

Q8

49 2х„,

0.02 o.gi» o,os о,оа g< 1С.

~Q07 Ш Ш (06 Sí

расстановки содержатся в выводе 8.

Выравнивание почвы после культивации - обязательный агротехнический прием, так как культиваторные лапы не могут надлежащим образом выровнить поверхность и после них обязательно остаются продольные борозды.

Общие требования к выравнивающему устройству, окончательно готовящему поверхность

почвы под посев,следующие. Воз-Рис.8. Зависшо^к^ес^ действие выравшшателя на почву

равнивания поверхнос- должно регулироваться в соот-довРГпо1?) о(тП?с^ В9ТСТВШ1 с условиями так, чтобы вий работы п парамет- величина неровностей после его №%g¡*é б'?'!'-л Райоты не превышала допустимых é,l6,il|l2 -а значений, рабочие органы вырав-i.^ai 2Р5 •С3°м?сТЯХ шпателя должны приспосабливаться к мезорельефу почвы, забивание их растительными остатками и влажной почвой недопустимо.

Установлено, что этим требованиям удовлетворяет брус-планировщик, шарнирно подвешенный на рычагах, с тупым углом в продольно-вертикальной плоскости, прижимаемый к почве при помощи пруяины.

Для удовлетворительной работы механизм выравнивающего бруса должен иметь следушяе параметры:

угол установки бруса к вертикали

ао = aZccosSgf(ie -iH) ; (27)

горизонтальное отклонение выравнивателя

X =2$ (Sin - S¿n Ы0) ; (28)

удлинение пружины

о< -Ыо

пр

= г ъ'* ¿¿п.

где

- высота подвески бруса на раме;

- угол поворота рычагов выравнивателя от вертикали;

- длина рычага пружины.

Для выравнивания продольных борозд необходимо, чтобы режущая кромка выравнивателя погружалась на величину 2$ , равную половине высоты гребня. Для этого предварительное натяжение пружины равно:

Рг = Ог н- 0,125 с& ¿¿Ы . (30)

где - вес бруса;

- ширина захвата бруса;

сй - эмпирический коэффициент, равный 0,05 Ша/см.

Продольные борозды всегда сопровождаются поперечными колебаниями микрорельефа. При движении брус перемещает некоторую массу почвы ГП{ , встречаясь с неровностью, получает импульс Ри Г«/ (Ри - сила; 2"и - время действия импульса). При этом количество движения изменяется следующим образом:

Ри Ти = "V * - ("Ч + ¿^М . (31)

где •г/ - скорость бруса при встрече с неровностью;

^ т1 - приращение массы почвы при встрече с неровностью.

Скорость бруса:

X, =х(1-г'„1 (32)

где - высота допустимой неровности.

Время импульса:

Ти = Х„/хр-2^ /хн). (33)

Масса почвы, снимаемой выравнивателем с возвышения микронеровности, равна:

*гг>£ = 0,5 (2н - 2'„ ) <? , (34)

где <э - объемная масса почвы.

Сила импульса определяется следующим образом:

Ри = <5(1-21 /хн)г(2„ . (35)

Зависимость силы от величин неровности и скорости движения показана на рисунке 9. Зная силу, можно рассчитать жесткость пружины выравнивателя:

= *УХг<3 • (зб)

ом о,оз 0,0¡< г'„ п

Рис.9. Зависимость усилия,действующего на выравнивающий рабочий орган,от выготы фактической и допустимой неровностей: 1,2,3,

»/Лг^ при скоростях 1,5; 2; 2,5; 3 и/с.

где , - длина рычагов выравни-

вателя и пружины.

Преимущество выравнивающего устройства данного типа заключается в том, что возможно получить почву с заданными параметрами поверхности (высотой допустимой неровности ). Рекомендуемые параметры выравнивающего устройства изложены в выводе 8.

Результаты исследований по разработке требований к выравниванию и исследованию выравнивающего действия различных рабочих органов освещены в / о, 12, 13, 15...17, 20, 25, 33 , 34, 38...40, 46, 49, 53, 54, 56 , 62, 69, 73, 77...79, 84, 86/.

Основы создания технологического процесса уплотнения почвы на всю глубину пахотного горизонта

Для возделывания культурных растений необходимо не только тщательно измельчить почву, выровнить её поверхность, но и обеспечить её объемную массу в оптимальных пределах (1,0...1,3 г/см3). Поэтому важное значение имеют орудия, которые не только производят подготовку почвы под посев, но и уплотнить её до необходимой плотности. При основной (отвальной или безотвальной) обработке почвы, иссушенной предшествующей культурой, образуется большое количество глыб и пустот, способствующих быстрому выветриванию остатков влаги. По мере высыхания прочность глыб, как было выяснено ранее,увеличивается в несколько раз. Поэтому технологически необходимо совмещать основную обработку почвы с дроблением глыб в верхнем (0... 10 см) слое и уплотнением всего пахотного слоя. Объемная масса све-жевспаханной почвы составляет обычно около 0,8 г/см3, поэтому для того, чтобы уплотнить пласт до нижнего предела агротребований (1,0 г/см3), его объем нужно уменьшить на 20%. При этом, самый верхний

слой толщиной 6...8 см не должен уплотняться, но его необходимо измельчать на фракции менее 50 мм без образования пылеватых частиц. Таковы сложные и противоречивые требования к орудиям для дополнительной обработки при вспашке. А поскольку у пахотных агрегатов нет резерва мощности, это орудие должно быть малоэнергоемким. Кроме того, снижение массы катков - актуальная техническая задача. Для этого были проведены исследования влияния отдельных параметров, в частности, диаметра катка, на агропоказатели его работы и решена задача об определении минимально допустимого радиуса катка.

Установлено, что среднее давление катка на почву связано с его параметрами следующим образом:

%ср = ре(Ы -2С У , ( 37)

где - масса катка;

у к - ширина захвата.

Однако каток иглеет криволинейную поверхность и давление на почву в каждой точке поверхности пропррционально её погружению. Найдено, что среднемаксимальное давление, на которое следует рассчитывать каток, должно быть равным 1,5 Формула (37 ) не может быть достоверной при всех значениях ¡/ и . При достаточно малых величинах ^ и больших каток перестает быть работоспособным из-за сгруживания почвы перед ним.

Минимально допустимый диаметр катка по условиям сгруживания равен:

, - » (38)

где У* - коэффициент трения почвы по металлу.

На диаметр катка также влияет качество выровненности . При встрече с неровностью возможность сгруживания почвы катком возрастает за счет изменения величины 2-е '•

х„

<

Анализ показывает, что возможно уменьшение до 300...350 мм диаметра двухрядных или встроенных в комбинированные агрегаты катков, работающих по выровненной поверхности почвы. Это позволит без ухудшения агротехнических показателей на 20...30% снизить металлоемкость этих орудий. Экспериментальные исследования катков диаметром 320...520 мм подтвердили эти выводы.

Кроме уплотнения, каток должен еще измельчать поверхностные глыбы. Для оценки этого необходимо определить скорость воздействия катка на почву, которая равна: _

хе= 2хт/г</с/ (40)

На рисунке 10 показана закономерность изменения глубины погружения, среднего давления и скорости воздействия катка на почву от его диаметра. При неизменной массе глубина погружения катка в почву и среднее давление при уменьшении диаметра увеличиваются, возрастает так же скорость воздействия катка на почву. Давление катка на почву уменьшается (диссипируется ) в глубине пахотного горизонта.

Установлено, что зависимость давления катка 0^ глубины г. следующая:

| . .-,.«!>

/г<Ы-Ы +1.151 \

Анализ формулы (41) показывает,что с глубиной давление резко уменьшается и изменением параметров обычных катков увеличить уплотнение почвы по всей глубине пахотного горизонта не удается.

Для глубокого уплотнения всего пахотного слоя необходимо иметь катки с деформаторами, проникающими вглубь почвы. Простейшие такие деформаторы - клиновидные диски.Теоретические и экспериментальные исследования показали, что для уплотнения после вспашки необходим комбинированный каток, передний ряд которого -

2«м

Ц050

£1040 0.030

0,035 0.030 0.025

V* 0.6 0.5 04

\

\

\

N.

\

\ N

N <

\ N.

43 0.5 0,7 ¿М

Рис.10. Глубина погружения катка впочву (I),среднее давление (2; и скорость воздействия (З)кат-ка на почву в зависимости от его диаметра

клиновидные диски, уплотняющие нижние слои пахотного горизонта и измельчающие крупные глыбы, второй ряд - обычные кольчато-шпоро-вые,уплотняющие верхний слой и измельчающие мелкие глыбы.Схема работы такого катка показана на рисунке II.Давление клиновидных дисков на любой глубине равно:

1.56>

где

«у;

-

л -? -

расстояние между дисками;

угол заострения клиновидного диска;

угол трения почвы о сталь.

(42)

А

г

г А

! I

2&

| I 1

у:

Рис.11. Схема работы комбинированного катка для глубокого поярусного уплотнения вспаханной почвы

На рисунке 12 показано распределение давления ^ по глубине

пахотного слоя обычного и комбинированного катков. Максимальное давление (а следовательно и уплотнение ) при работе обычного кольчатого катка - на глубине 3 см, т.е. практически на поверхности почвы. В то время как Максимальное давление ■двухъярусного - на глубине 8 см, Рис.12. Рас^еделение причем эта глубина может регулиро-

ДаВЛбпИЯ ПО ГУ^у*"

бине пахотного ваться. И далее на глубину до 18 см горизонта от обычного кольчато-шпорового (1)и

комбинированного (2, 3 (в первом ряду клиновидные диски, во втором кольчато-шпоровые диаметром 520 и 400 мм)) катков

сохраняется давление более 0,025 МПа, т.е. в пределах, обеспечивающих для большинства почв уплотнение её объемной массы до 1,0г/см3. Конкретные рекомендации параметров рабочих органов для уплотнения почвы на всю глубину пахотного горизонта содержатся в выводе 10.

Результаты исследований по уплотнению почвы освещены в /15, 17, 18, 22, 24, 28,36, 44, 50, 54, о7, 58, 67...69, 72...74 , 77, 80, 82, 84, 86, 87, 89, 90 /.

Механико-технологические основы комплектования комбинированных пахотных агрегатов

В пахотных агрегатах направление линии тяги, как правило, не совпадает с осью симметрии трактора. Присоединение к плугу-приспособления для дополнительной обработки вспаханной почвы делает агрегат еще более асимметричным. Если это приспособление имеет большое сопротивление, то движение машинно-тракторного агрегата крайне неустойчиво. Поэтому необходимо провести аналитические исследования движения и равновесия таких агрегатов в горизонтальной плоскости и выработать рекомендации по их комплектованию.

Считаем, что траектория движения трактора отклоняется от прямой при любом, сколько угодно малом, возмущающем воздействии. Эту предпосылку обосновывает характер зависимости между силой и деформацией почвы: сначала деформация при увеличении силы возрастает почти линейно, затем происходит разрушение почвы, т.е. процесс качественно изменяется. Работа движителей трактора протекает при линейной зависимости деформации почвы, а поэтому момент сопротивления трактора неуправляемому повороту возрастает прямо пропорционально углу поворота Л . При повороте трактора вокруг некоторого центра 0 каждый элемент опорной поверхности его движителей dxc/y движется по собственной траектории, зависящей от координат X и у этого элемента. Поскольку сопротивление пропорционально величине перемещения, то оно в каждой точке будет различно по величине и направлению. Кроме того, из-за влияния почвозацепов сопротивление перемещению элемента анизотропно, коэффициент анизотропности - ГГ7а .

Тогда, исходя из теоремы Н.Е.Жуковского о равновесии твердого

тела на плоскости с трением, силы сопротивления и моменты с/М сопротивления перемещению элемента вдоль осей X и у соответственно равны:

тх= слы^с/хсГу ; %=£-ас«1х</х</<, ; (43)

с/Мх = с&^^с/хс/у \ с/Му = £~лс<<1х*с/х</у >

где с - коэффициент пропорциональности, учитывающий свойство почвы.

Необходимо проинтегрировать выражения (43) применительно к тракторам различных типов (колесным и гусеничным), решить интегралы и составить уравнения равновесия.

Установлено, что коэффициент пропорциональности может быть выражен через величину буксования трактора еР :

= Рх/<Рх£б , (44)

где Рх - продольная составляющая тягового сопротивления;

(■г - масса трактора;

t - время прохождения трактором опорных площадок движителей.

Рассмотрим условия равновесия пахотного агрегата с гусеничным и колесным тракторами. К трактору (рис.13) приложена нагрузка,проекция которой на горизонтальную плоскость направлена в центр сопротивления орудия,координаты которого Хс и . Нагрузка может быть приложена в любой точке прицепа,проекции её на координатные оси - и Ру . Расстояние между точкой приложения нагрузки и осью симметрии - 6 . Начало координат Х>0, 9, неподвижной системы отсчета расположено в централь -ной точке прицепа О/ . Начало координат подвижной системы отсчета ХОУ расположено в центре неуправляемого поворота трактора, координаты которого Х0 и у„ необходимо определить.

Применительно к гусеничному трактору момент сопротивления сил

35

Рис.13. Схема сил и моментов сопротивления гусеничного трактора неуправляемому повороту при асимметричной крюковой нагрузке

Ту действию возмущающей^боковой силы Ру равен:

л л > ^

" 'О •о

где и - длина опорной площадки гусеницы;

5 - ширина гусеницы;

О) - расстояние от опорной площадки гусеницы до точки прицепа;

Л оО - угол неуправляемого поворота трактора под действием^. Применительно к гусеничному трактору

Г

ЦеР(п 1)

(46)

где

¿(п-м)

Л - отношение вертикальной нагрузки на задние каретки (колеса) трактора к нагрузке на передние. Тогда после решения интегралов и преобразований получим:

у-Л7 - ?*<>)'

12

(47)

где О' - угловая скорость неуправляемого поворота трактора под действием Ру ;

* ¿(п+1) ' '

Точно таким же образом найдем остальные моменты сопротивле -ний и суммы проекций сил сопротивлений неуправляемому повороту, проинтегрировав формулу (43). После преобразований получим систему уравнений равновесия в горизонтальной плоскости комбинированного пахотного агрегата с гусеничным трактором:

в*-?.

е Л ¿В та1 0 1гтв\

(48)

Хо(Ус~____

Хс сГх |. ¿в та

Хе <?хгг>а 1 °

\

где ¿0 - угловая скорость неуправляемого поворота под действием момента еРх ; € , ё/ - расстояние от оси симметрии трактора до внешней и внутренней кромок гусениц. Для агрегата с колесным трактором система уравнений будет несколько иная:

У 4 е-iíL Л óx

*0+5° (7ГГГПГ

= о

(n+ijí

г^ 21. jfea;.,, (49)

eTjr 1 < * п+1 л+1 i l-Uijoftx =о ;

Alf --^-Лс --if-1-0

где Zo - продольная база колес трактора; - ширина колеи.

Решение системы уравнений Í4tí) и (49) позволяет найти неизвестные величины U , tú, , Х0 , у0 .

Например, угловые скорости неуправляемого поворота гусеничного трактора под действием составляющих тягового сопротивления Р* и Ру будут соответственно равны:

U = . _ Uc-e)S±ma

,= Хс(Хо-А) ■ (О0)

SB 12 та

Координаты центра неуправляемого поворота гусеничного трактора в неподвижной системе отсчета

ПО л -—— + -Л + —— _ .

= 38_; ч = JJL- . (51)

Л do 03

После этого легко найти разность величин касательных сил на правые 5Z ^пр и левые ^ ТА движители трактора:

ZSi

?Л-Т_?»Р = * ?I7 • (62)

Для прямолинейного движения трактора необходимо, чтобы касательные нагрузки на правые и левые движители были равны. 1фирав-няв 21 - Т.?пр = 0, подставив значения СО , и у0 и решив относительно € , получим для гусеничного трактора:

(П+2 I

м Ьтг *

ег = —-— . (63)

с 5•п+1 '

3 I п+1

Проделав так же операции с уравнениями равновесия колесного трактора (49), получим

1.Ш-**)

е* -- . (¿4)

¿о

При этих величинах смещения точки присоединения орудия от-оси симметрии трактора агрегат будет работать наиболее устойчиво.

Полученные зависимости позволили выбрать параметры пахотного агрегата таким образом, что части системы трактор-плуг-приспособление не оказывают взаимного отрицательного влияния.

Разработана система соединения приспособления с плугом, выбраны параметры её элементов для различных типов плугов и тракторов. Установлено, что особенно важно уравновесить пахотные агрегаты с тяжелыми мощными тракторами типа К-701, в конструкции которых смещение прицепа не предусмотрено. Согласно исследованиям , при работе трактора с комбинированным агрегатом Г1НЛ-8-40+ ПВР-3,5 смещение точки прицепа должно быть 120...150 мм вправо от оси симметрии, при работе с 11НЯ-6-40 + ШР-2,2 - 150...200 мм, при работе с ПТН-3-40 + ПВР-2,3 - 250...300 мм.

Найдены и обоснованы по энергетическим и агротехнияэским (технологическим) показателям параметры присоединительных элементов приспособления к плугу. Так, длина центральной цепи должна быть для 8-9-корпусных плугов 5...6 м, для 5-6-корпусных - 4...5 м , длина правой цепи - 2,5 м, длина левой цепи - 2,15 м.

При рекомендуемых параметрах навески и других присоединительных элементов наблюдается удовлетворительная управляемость агре-

гата, устойчивость хода плуга в горизонтальной плоскости при минимальном значении тягового сопротивления орудия и расхода топлива . Рекомендации по комплектованию пахотных агрегатов отражены в заводских инструкциях, плакатах, рекомендациях, статьях.

Результаты исследований по данному вопросу освещены в /4, 8, 17, 29, о1, оо, 64 , 67...69 , 72...74 , 84, 86/.

ОБЩИЕ ВьВОда

1. Разработаны механико-технологические основы создания комплекса комбинированных агрегатов для вспашки и для совмещения операций предпосевной подготовки почвы. Созданы и внедрены в производство комплексы таких агрегатов, заменяющие несколько проходов однооперационных орудий и обеспечивающие повышение производительности труда в 1,4...2 раза, снижение затрат топлива на 1о...оО% , эксплуатационных издержек на 20...30%.

2. Разработаны общие положения о протекании технологического процесса предпосевной обработки почвы как комплекса операций по её рыхлению, измельчению комьев, выравниванию и уплотнению; сформулированы и обоснованы требования к этому процессу; найдены общие принципы создания комбинированных машин для предпосевной обработки почвы; установлены аналитические связи между параметрами машин для предпосевной подготовки и характеристиками вспаханных почв.

3. Исследованиями вспаханных почв Европейской части СССР, как объекта предпосевной подготовки, установлено, что их влажность с вероятностью 0,6 колеблется в пределах 10...20%. При этом глыбис-тость почвы изменяется от 40 до 10%. Все глыбы составляют две близкие по процентному содержанию фракции: размером 50___1о0 мм и более 150 мм. С увеличением общей глыбистости пашни количество крупных глыб возрастает интенсивнее. Найденная закономерность обосновывает необходимость измельчения крупных и мелких глыб различными рабочими органами.

Установлено, что около 20% всех вспаханных почв Европейской части СССР имеют влажность ниже 12%, т.е. содержат запас влаги,недоступный для растений, и непригодны для посева. Максимальная глы-бистость пригодных для посева вспаханных почв - 40% по массе (т.е. ЗО...Зо% поверхности занято глыбами). Вероятность глыбистости паш-

39

ни 30...40% равна 0,1, глыбистости 20...30% - 0,25, глыбистость менее 20% - 0,45.

4. Исследованиями физико-механических свойств почвенных комьев ((глыб) установлено, что их прочность даже при оптимальной (22%) влажности может достигать больших значений. Значение силы, разрушающей образец почвы при этой влажности, составляет 1...Э кН в зависимости от толщины (от I до 10 мм) разрушающего штампа. При уменьшении влажности до 14% прочность образцов увеличивалась в три раза, до 6,5% - в 4...10 раз. Это доказывает, что разрыв между рыхлением почвы (например, вспашкой) и её измельчением недопустим: глыбы высохнут и упрочнятся.

Найдено, что резкое снижение усилий на разрушение образцов начинается при толщине штампа менее I мм, но при этом резко возрастает давление. Следовательно, заостренные рабочие органы для измельчения глыб должны иметь высокую прочность и износостойкость. Величина упругих и пластических деформаций при измельчении глыб небольшая (1...2 мм), т.е. рабочие органы не проникают глубоко в почвенную глыбу при её измельчении.

5. Потребная мощность на измельчение почвы зависит от количества одновременно попадающих под рабочие органы глыб. Установлены аналитические связи между характеристиками вспаханной почвы и вероятностью одновременного попадания глыб под рабочие органы . Доказано, что расчет орудия необходимо проводить на измельчение одной глыбы на метр ширины захвата.

6. Установлено, что поверхностные глыбы на рыхлой пашне можно измельчить, концентрируя на них силовое воздействие всего движущегося орудия. Для этого измельчающие рабочие органы должны перекатываться, погружаясь в почву на глубину не менее толщины посевного слоя (10...15 сы), обеспечивая равномерное уплотнение нижних слоев пахотного горизонта, а при встрече с глыбой измельчать её.за счет сил инерции всей массы машины. Полученные аналитические зависимости позволяют выбрать параметры орудия таким образом, чтобы его технологическая масса была минимальной. Найдено,что при использовании измельчающих дисков диаметром 400...500 мм, глубине их погружения 10...15 см, скорости 2...3 ы/с технологическая масса орудия для измельчения глыб с прочностью на разрушение 15 кН должна быть около 400 кг на I м ширины захвата. Эта масса «исе до-40

пустимой агротребованиям (500 кг/м для катков), и поэтому орудие не будет разрушать структурные агрегаты почвы.

Комплексное изучение взаимодействия различных рабочих органов позволило разработать малоэнергоемкую технологию измельчения глыб, при которой последние перемещаются в узкие (до 160 мм) полосы под рабочие органы, интенсивно воздействующие на эти полосы. Аналитически обосновано и разработано достаточно простое техническое устройство для реализации этой технологии. Техническое устройство защищено авторским свидетельством и широко внедрено в производство в комбинированных агрегатах типа РВК.

7. Исследованиями характеристики подготовленной под посев почвы как среды, в которой происходит движение рабочих органов посевных машин, выявлено, что соотношения твердости почвы в горизонтах о...10 и 0...5 см изменяются в пределах от 1,2 до 2,7. Это изменение близко к закону нормального распределения, с аномалией в сторону больших значений.

Установлена аналитическая зависимость между этими показателями и характером движения рабочих органов машин по неровной поверхности поля. Найдена вероятность высева в соответствии с агротребо-ваниями при различных величинах неровностей поверхности почвы. Установлено, что для дисковых сошников производственных зерновых сеялок равномерность посева по глубине будет соответствовать агротребованиям при следующих величинах неровностей почвы: при посеве на глубину до 5 см высота неровности Ен 0,02...О,03 м , длина Хн — 0,2...0,3 м, при посеве до 8 см - £ 0,02...О,04 м ,

^ 0,16. ..0,3 м.

8. Исследованиями выравнивающего действия различных рабочих органов (перекатывающихся, рыхлящих, сволакивающих почву) установлено место применения каждого из них в технологии предюсевной подготовки почвы.

Найдено, что перекатывающиеся рабочие органы почвенных катков вдавливают микровозвышения почвы и образуют Неравномерно уплотненный, неблагоприятный для посева фон. Обоснованы и разработаны специальные клиновидные диски катка, обеспечивающие не только уплотнение, но и выравнивание сыпучих и глыбистых почв после вспашки.

Для выравнивания поверхности слежавшихся и уплотнившихся почв рекомендуется применять рыхлящие рабочие органы.Найдены зависимос-

ти между параметрами, расстановкой рабочих органов и качеством выравнивания поверхности, определено минимально необходимое число рядов рабочих органов в зависимости от их параметров, расстановки и величин неровностей почвы. Найдено минимально возможное расстояние между рыхлящими рабочими органами (300 мм при ширине стойки 40 мм и глубине до 12 см).

Установлено, что для соответствия неровностей поверхности почвы разработанным ранее требованиям необходимо после вспашки провести её выравнивание сначала рыхлящими рабочими органами, затем специальным выравнивающим устройством, обеспечивающим возможность его регулировки применительно к изменяющимся почвенным условиям . Аналитически обосновано и разработано такое достаточно простое и эффективное устройство, работающее по принципу сволакивания почвы. Полученные формулы позволили определить основные параметры выравнивающего устройства: высоту бруса - планировщика ( не менее 100 мм), угол его установки (120°), ширину захвата секции ( не более 2 м), длины рычагов подвеса и пружин, характеристик пружин и т.д.

9. Установлено, что при уменьшении диаметра катка его воздействие на почву становится более интенсивным (увеличивается давление, скорость воздействия на почву, глубина погружения).

Найден минимально допустимый диаметр катка в зависимости от величины деформации почвы под дисками, неровностей поверхности и других условий. Установлено, что диаметр дисков заднего катка комбинированных агрегатов, а также двухрядных катков общего назначения, может быть уменьшен с 520 до 300...350 мм без ущерба для качества работы. При этом металлоемкость катков уменьшится на 20... 30%.

10. Теоретически обоснован и разработан технологический процесс глубокого ярусного уплотнения почвы на всю глубину пахотного горизонта с одновременным образованием плотного семенного ложа,измельчением крупных глыб и выравниванием поверхности,обоснованы параметры рабочих органов для глубокого уплотнения (диаметр - 500 мм, толщина диска - 22...25 мм, угол заострения клина - 35...40° , расстояние между дисками - 200 мм). Техническое устройство для реализации этого процесса защищено авторским свидетельством и внедрено в производство в приспособлениях типа ПВР к пахотным агрегатам и агрегатах типа РВК. 42

11. Для правильного комплектования несимметричных пахотных агрегатов составлена и решена система уравнений движения этих агрегатов с колесными и гусеничными тракторами. Решение системы уравнений позволило правильно выбрать и рекомендовать промышленности размеры присоединительных элементов приспособлений к плугу и плуга к трактору.

В комбинированных пахотных агрегатах точка присоединения прицепа плуга должна быть смещена вправо , от симметрии для трактора класса 3 на 120...200 мм, для тракторов класса 6 - на 120...300 ммв зависимости от типа плуга. Приспособление должно присоединятьсяк плугу гибкой связью в середине главного бруса (допускается смещение назад до оОО мм, длина центральной цепи для 8-9-корпусных плугов О...6 м, для 4-6-корпусных - 4...0 м, длина правой ветви цепи - 2,5 м, левой - 2,15 м.

12. Проведенные исследования позволили совместно с ГСКБ промышленности создать и внедрить в производство:

- комплекс комбинированных пахотных агрегатов с 4-9-корпусными плугами «а базе унифицированных приспособлений для измельчения почвы, выравнивания, уплотнения на всю глубину пахотного горизонта ПВР -2,3, ПВР-2,7, ПВР-3,5 (позиции Р21.00.1, Р21.00.2, Р21.00.3 Системы машин), находится в производстве с 1978 г., среднегодовой выпуск 3...4 тыс.шт. Применение комбинированных пахотных агрегатов обеспечивает повышение производительности труда в 1,4 раза, снижение расхода топлива на 15%, повышение урожайности на 2...3 ц/га, экономический эффект (без учета урожайности) - 920 руб/г на машину;

- комплекс комбинированных агрегатов для предпосевной (рыхление, измельчение, выравнивание, уплотнение) подготовки почвыРВК-3,6 (до 1975 г. - РВК-3,0), РВК-5,4, РВК-7,2 (позиции Р25.04, Р25.05 , Р25.06 Системы машин), в производстве с 1972 г. Среднегодовой выпуск - 3...4 тыс.шт. Применение агрегатов обеспечивает повышение производительности труда в 1,5...2,5 раза, снижение расхода топлива в 2 раза, повышение урожайности на 2...5 ц/га,.- экономический эффект (без учета урожайности) - ¿70 руб/г.

За разработку и внедрение в производство комбинированных агрегатов типа РВК авторскому коллективу присуждена в 1980 г. Премия СМ СССР.

Кроме того, результаты исследований были использованы при раз-

работке агротехнических требований на следующие машины (автор является непосредственным разработчиком этих АТТ от ВШа): P2I.II, P2I.I2, P2I.I3, P2I.I4 (плуги общего назначения для каменистых почв), P2I.30, P2I.44, P2I.57 (плуги для мелиорации солонцовых почв), P2I.5I, P2I.52 (плуги-рыхлители безотвальные), Р22.23 , P22.55/I (культиваторы), Р22.28, P25.I5 (выравниватели и измельчители почвы), P22.5I, Р24.07 (бороновальные агрегаты).

Разработан ГОСТ 26244-84 "Обработка почвы предпосевная. Требования к качеству и методы определения".

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кузнецов Ю.И. Некоторые особенности машин для предпосевной обработки почвы.//Тракторы и сельхозмашины, 1970, № 7, с.44-45.

2. Кузнецов Ю.И. Особенности технологии обработки почвы в-Нечерноземной зоне.-Материалы НТС ВИСХОМ,1970, вып.27, с.43-46.

3. Кузнецов Ю.И. Комбинированные орудия для предпосевной обработки почвы.-Материалы НТС ВИСХОМ, 1970, вып.27, с.600-603.

4. Кузнецов Ю.И. Исследование сил, действующих на пахотный агрегат при несимметричной крюковой нагрузке.-Труды ВИМ,1970,т.46, с.164-194.

5. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Комбинированный агрегат для предпосевной обработки почвы.//Техника в сел.хоз-ве, 1971, № I , с.19-22.

6. 1^узнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Сборка и эксплуатация комбинированного агрегата для предпосевной обработки почвы.//Техника в сел.хоз-ве, 1971, № 5, с.56-58.

7. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Агрегат РВК-3 для предпосевной обработки почвы.-Информационный листок ГОСИНТИ, 1971.

8. Кузнецов Ю.И. Влияние конструктивных параметров машинно-тракторных агрегатов на устойчивость их движения и энергетические затраты.//Тракторы и сельхозмашины, 1971, № 7, с.17-19.

9. Мурадханян JI.K., Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И. Комбинированные агрегаты.//Земледелие, 1971, № 8, с.67.

10. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н., Шпанько Г.Ф. Комбинирован-

ное почвообрабатывающее орудие РВК-3.//Тракторы и сельхозмашины , 1972, № 8, с.44-46.

11. Чудесенков Б.Н., Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Комбиниро-вынные агрегаты на полях Калининской области.//Техника в сел.хоз-ве, 1972, № 9, с.23-25.

12. Кузнецов Ю.И. Изыскание рабочих органов для предпосевной обработки почвы.-Труды ВИМ, 1974, т.61, с.265-280.

13. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Расчет выравнивающего устройства.-Труды ВИМ, 1974, т.61, с.281-297.

14. Мурадханян Л.К., Кузнецов Ю.И., Бойкие Э.А. Признан практикой.//Земля родная, 1973, № 4, с.35.

15. Кузнецов Ю.И., Гуляев В.Н., Поветьев А.И. и др. Исследование работы приспособления к плугам для крошения глыб и выравнивания почвы.-Труды ВИМ, 1973, т.63, с.169-174.

16. Кузнецов Ю.И., Кузнецов Ю.А. Широкозахватный агрегат для предпосевной обработки почвы и посева зерновых культур.//Техника в сел.хоз-ве, 1975, № 9, с.85-86.

17. Кузнецов Ю.И., КирюхинВ.Г., Мильцев А.И. и др. Исследования рабочих органов для крошения глыб и выравнивания поверхности почвы.- Труды ВИСХОМ, 1975, вып.80, с.60-69.

18. Кузнецов Ю.И., Гуляев В.Н., Мильцев А.И. и др. Каток для обработки глыбистых почв и тяжелых суглинков.//Техника в сел.хоз-ве, 1976, № 5, с.19-21.

19. Кузнецов Ю.И., Кузнецов Ю.А., Дроздов В.Н. Как обеспечить высокую производительность скоростных тракторов в Нечерноземной зоне.//Сельское хозяйство России, 1976, № 8, с.48-50.

20. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.А. Широкозахватный навесной почвообрабатывающий агрегат к тракторам Т-150К и К-700.-Информационный листок ГОСИНТИ, 1976.

21. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.А. и др. Агрегат для предпосевной обработки почвы.//Техника в сел.хоз-ве,1976, № II, с.17-18.

22. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н., Золотарев В.М. Каток-ком-кодробитель.-Информационный листок ГОСИНТИ, 1977.

23. Кузнецов Ю.И. Создание комбинированных агрегатов для различных зон СССР.-В книге: Комплексная механизация, электрификация и автоматизация с/х производства. Ч.I.-Минск, 1976, с.36.

24. Кузнецов Ю.И., Новикова E.H., Жирнов' A.A. и др. Исследования по созданию катка для подготовки почвы под посев самых культур. -НТВ ВИМ, 1977, вып.32, с.9-И.

25. Кузнецов Ю.И., Юзбашев В.А. Комбинированные агрегаты для возделывания зерновых культур.//Мех. и электр.соц.сел.хоз-ва,1978, № 5, с.8-10.

26. Кузнецов Ю.И., Ермаков Е.С., Попов А.И. Почвообрабатывающие и комбинированные машины. Обзор иностранной техники. //Земледелие, 1978, № 5, с.70-75.

27. Кузнецов Ю.И., Ермаков Е.С., Попов А.И. Почвообрабатывающие и комбинированные машины. Обзор иностранной техники. //Земледелие, 1978, № 6, с.72-77.

28. Кузнецов Ю.И. Влияние диаметра сельскохозяйственных катков на их агротехнические показатели работы.-НТБ ВИМ,1978,-вып.37, с.3-5.

29. Кузнецов Ю.И. Теоретические предпосылки равновесия агрегата с несимметричной крюковой нагрузкой в горизонтальной плос-кости.-Труды ВИМ, 1978, т.82, с.93-116.

30. Дроздов В.Н., Егоров В.Г., Кузнецов Ю.И. Использование агрегатов РВК.//Земледелие, 1979, № 7, с.44-46.

31. Нежный В.М., Бирюков B.C., Кузнецов Ю.И. и др. Комбинированное почвообрабатывающее орудие РВК-3,6.//Тракторы и сельхозмашины, 1979, № 12, с.25-26.

32. Кузнецов Ю.И., Егоров В.Г., Дроздов В.Н. Широкозахватный комбинированный почвообрабатывающий агрегат РВК-6.-Информационный листок ГОСИНТИ, 1979.

33. ^гзнецов Ю.И., Якушкевич Б.И., Дроздов В.Н. Опыт применения комбинированных почвообрабатывающих агрегатов в.Нечерноземье. //Земледелие, 1980, № 8, с.56-58.

34. Кузнецов Ю.И., Пожарский В.К., Янушкевич Б.Н. и др. Комбинированные агрегаты.//Техника в сел.хоз-ве, 1980, № 4, с.13-15.

35. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Предпосевная обработка почвы в Нечерноземье.//Техника в сел.хоз-ве, 1981, № 5, с.17-19.

36. Кузнецов Ю.И. Совершенствование кйльчато-шпоровых катков и снижение их металлоемкости.//Тракторы и сельхозмашины, 1981,№ 5, с.31-32.

37. Орманджи К.С., Шкурпела В.П., Кузнецов Ю.И. и др. Опера-

ционная технология (правила производства) возделывания зерновых колосовых культур в Центральных районах Нечерноземной зоны.-М.: ВИМ, 1981, с.92-114.

38. Мазитов Н.К., Энвальд Н.Г., Кузнецов Ю.И. и др. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат.//Земледелие, 1981 , № б , с.69-60.

39. Кузнецов Ю.И. Некоторые вопросы теории выравнивающего действия рыхлящих рабочих органов и специального выравнивателя.-Труды ВИМ, 1981, т.90, с.25-91.

40. Мазитов Н.К., Юсупов Т.Н., Кузнецов Ю.И. и др. Для индустриальных технологий.//Земледелие, 1962, № 3, с.55-58.

41. Кузнецов Ю.И. Улучшение технологии возделывания зерновых культур посредством применения комбинированных машин.-В сб.: Развитие комплексной механизации производства зерна с учетом зональных условий.-М.: ВИМ, 1982, с.61-63.

42. Дроздов В.Н., Егоров В.Г., Кузнецов Ю.И. Комбинированная почвообрабатывающая машина РВК-5,4.-Информационный листок Мособл. ЦНТИ, 1962.

43. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Техника для предпосевной подготовки почвы.//Техника в сел.хоз-ве, 1982, № 9, с.14-16.

44. Кузнецов Ю.И. Элементы теории рабочих органов для разрушения почвенных глыб.-НТВ ВИМ, 1982, вып.50, с.15-18.

45. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на I98I-I990 гг. 4.1. Растениеводство.Раздел 2.0. "Технические комплексы машин для основной и предпосевной обработки почвы".-М.: ЦНИИТЭИ, 1982, с.80-113 (соавторы КоганЕ.А. и др.).

46. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И., Мазитов Н.К. Комбинированные агрегаты для предпосевной обработки.//Сельское хозяйство России, 1983, № 3, с.47-49.

47. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Настройка и эксплуатация комбинированного агрегата РВК-3,6.//Техника в сел.хоз-ве, 1983 , № 4, с.36-38.

48. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н, Комбинированная машина . //Сельский механизатор, 1983, № 4, с.25-26.

49. Кузнецов Ю.И. Обоснование расстановки рабочих органов комбинированного орудия.//Мех.и электр.сел.хоз-ва, 1983 , № 4 , с.20-23.

50. Кузнецов Ю.И. О вероятностном расчете орудия для дробления глыб.-НТБ ВИМ, 1983, вып.53, с.II-13.

51. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Основная обработка почвы. //Сельское хозяйство Нечерноземья, 1983, № 7, с.Ю-12.

52. Кузнецов Ю.И. Перспективные технологии возделывания зерновых культур с использованием комбинированных машин.//Земледелие, 1983, № 10, с.51-54.

53. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Выравниватели почвы.//Сельский механизатор, 1984, № 2, с.24-25.

54. Кузнецов Ю.И. О выравнивании поверхности почвы дисками катка.-НТВ ВИМ, 1984, вып.58, C.I&-I9.

55. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Комбинированные агрегаты. //Сельское хозяйство Нечерноземья, 1984, № 4, с.20-22.

56. Кряжков В.М., Бурченко П.Н., Кузнецов Ю.И. и др. Обработка почвы предпосевная. Требования к качеству и методы определения. ГОСТ 26244-84.-М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 193-1

57. Кузнецов Ю.И. Одновременно с пахотой.//Сельский механизатор, 1985, № 3, с.8.

58. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И. Озимому полю - своевременный и качественный уход.//Зерновое хозяйство, 1985, № 4, с.25-27.

59. Спивак А.И., Еремеев В.Н., Кузнецов Ю.И. и др. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат РВК-5,4.//Техника в сел. хоз-ве, 1985, № 4, с.21-23.

60. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Агрегат РВК-3,6, настройка и эксплуатация.//Сельский механизатор, 1985, № 4, с.8-10.

61. Саранин К.И., Егоров В.Г., Кузнецов Ю.И. и др. Рекомендации по применению комбинированных почвообрабатывающих агрегатов РВК-3,6 и РВК-5,4 на предпосевной подготовке почвы под посев зерновых колосовых культур в условиях Центральных районов Нечерноземной зоны РСФСР.-М.: ВАСХНИЛ, 1985.

62. Дроздов В.Н., Кузнецой Ю.И., Еремеев В.Н. Трактору - полную нагрузку.//Сельское хозяйство России, 1985, № 5, с.50-52.

63. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Интенсивную технологию - урожаю 1986.//Зерновое хозяйство, 1985, № 7, с.22-25.

64. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И. Озимым в Нечерноземье - интенсивную технологию возделывания.//Техника в сел.хоз-ве, 1985 , № 8, с.7-10.

65. Мухин Ю.С., Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Семейство комбинированных орудий типа FBK для предпосевной подготовки почвы. //Тракторы и сельхозмашины, 1985, Jê 9, с.43-46.

66. Кузнецов Ю.И. Принципы создания комбинированных орудий для предпосевной подготовки почвы.-В сб.: Проблемы механизации сельскохозяйственного производства.-М.: ВИМ, 1985, с.102-103.

67. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И. Особенности механизации при возделывании озимых.//Зерновое хозяйство, 1985, 12, с.26-29.

68. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Комбинированные агрегаты . //Сельский механизатор, 1985, № 12, с.22-23.

69. Гурченко П.Н., Кузнецов Ю.И., Катаев Б.А. Подготовка почвы для возделывания зерновых культур.//Техника в сел.хоз-ве, 1986, № 2, с.3-8.

70. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Комбинированные агрегаты для интенсивных технологий.//Техника в сел.хоз-ве, 1986, .V? 4, с.12-15.

71. Гурченко П.Н., Кузнецов Ю.И. и др. Рекомендации по внедрению интенсивных технологий при возделывании сельскохозяйственных культур (памятка специалиста),-М.: ДНИИТЭИ, 1986, с.3-17.

72. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Незаменимы на озимом поле. //Сельское хозяйство Нечерноземья, 1986, № 2, с.26-29.

73. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И., Мазитов Н.К. Обработка почвы под озимые по интенсивной технологии.//Сельское хозяйство России, 1986, № 8, с.38-40.

74. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н., Шкурпела В.П. Комбинированные агрегаты для основной обработки почвы. Плакат.-М.: Агропромиз-дат, 1986.

75. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н., Шкурпела В.П. Комбинированные агрегаты для предпосевной обработки почвы. Плакат.-М.: Агро-[громиздат, 1986.

76. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н., Шкурпела В.П. Комбинированные посевные агрегаты. Плакат.-М.: Агропромиздат, 1987.

77. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н. Обработка почвы под зерновые культуры.-В книге: Зерновое поле Нечерноземья.-М.: Московский рабочий, 1986, с.61-93.

78. Кузнецов Ю.И. Технологические требования к качеству пред-юсевной подготовки почвы.//Мех.и электр.сел.хоз-ва, 1987, !Ь 5, с. 13-16.

79. Кузнецов Ю.И., Дроздов В.Н., Майстренко Г.С. Предпосевная подготовка почвы.-М.: Россельхозиздат, 1987.

80. Марченко О.С., Бычков В.В., Кузнецов Ю.И. и др. Рекомендации по применению новой техники для освоения солонцовых почв.-М.: АгроНИИЭИИТО, 1987.

81. Кузнецов Ю.И., Орсик Л.С., Жирнов A.A. Расстановка безотвальных рабочих органов с наклонными стойками.-НТВ ВИМ, 1987 , вып.67, с.И-15.

82. Кузнецов Ю.И. Орудие для глубокого уплотнения почвы . //Техника в сельском хозяйстве, 1988, № 3, с.31-33.

83. Орманджи К.С., Никитин Ю.А., Кузнецов Ю.И. Интенсивная технология производства озимой пшеницы.-М.: Россельхозиздат,1988, с.191-212.

84. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И., Зайцев М.В. Обработка почвы комбинированными машинами и агрегатами.-М.: Россельхозиздат?, 1988.

85. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 гг. 4.1. Растениеводство.Раздел" Технологические комплексы основной и предпосевной обработки пот вы".-М. : Прейскуранта дат, 1988, с.ПО-119 (соавторы Коган Е А. и др.)

86. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И., Мазитов Н.К. Комбинированные орудия для обработки почвы.//Земледелие, 1989, № 9, с.51-53 .

87. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И., Шкурпела В.П. Подготовка машин для возделывания зерновых культур.-М.: Агропромиздат, 1989.

88. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И., Антошин А.П. Новый рыхлитель. //Достижения науки и техники АПК, 1989, 5 6, с.38-39.

89. Кузнецов Ю.И., Гуляев В.И. Исследование физико-механических свойств почвенных комьев (глыб) .-Сб.науч.тр.ВИМ, 1989, т. 120, с.44-48.

90. Кузнецов Ю.И. Технологическое обоснование орудий для обработки вспаханных почв.-Сб.науч.тр.ВИМ, 1989, т.120, с.48-60.

91. Щук А.Ф., Кузнецов Ю.И., Богдасаров Н.В. и др. Рекомендации по применению комбинированных агрегатов для выполнения вла-госберегающих технологических процессов.-М.: АгроНИИТЭИИТО, 1989.

92. Шкурпела В.П., Иванов Ю.В., Кузнецов Ю.И. и др. Интенсивная технология возделывания зерновых культур для Нечерноземной зоны.-М.: Росагропромиздат, 1990, с.87-106, 122-133, 135-142, 156 -163.

93. Кряжков В.М., Кузнецов Ю.И., Бурченко П.Н. и др. Машинная технология возделывания картофеля на грядах без гербицидов в условиях повышенного увлажненияСЗавсрвская) .-М.: ВИМ, 1990.

94. Кузнецов Ю.И. Механизация обработки почвы в Нечерноземной зоне.//Земледелие, 1990, № II, с.47-49.

9Ь. Кузнецов Ю.И. Почвообрабатывающая техника.//Земледелие, 1991, № I, C.5I-D7.

Авторские свидетельства

96. № 183oOd 106. № 627772

97. № 184020 107. № 871749

96. № 288817 108. № 898966

99. № 302059 109. № 1001877

100. № 369862 ПО. № 1029836

101. № 426612 III. № 1052180

102. № 464282 112. № 106488I

103. № 490415 ИЗ. № II262I7

104. № 549094 114. № 1477273

105. № 6I476I 115. № 1586528

Подписано к печати 14.10.91г. Форм.бум, 60x90 1/16 Объем 3,25 уч.изд.п.л. Тираж 120. Заказ 121.

Типография ЦОПКБ ВИМ 109428 Москва, 1-й Институтский проезд, 5