автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование основных параметров комбинированного двухъярусного плуга с измельчителями стеблей хлопчатника

0 3 9 2

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА (ВИМ)

На правах рукописи

ТЕМИРОВ Исроил Гуломович

УДК 631.312.544, 633.511

ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОГО ДВУХЪЯРУСНОГО ПЛУГА С ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯМИ СТЕБЛЕЙ ХЛОПЧАТНИКА

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

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

Научные руководители

Официальные оппоненты

кандидат технических наук, старший научный сотрудник СИЗОВ О.А.

кандидат технических наук, доцент МАМАТОВ Ф.М.

доктор технических наук, профессор БУТЧЕНКО П.Н.

Ведущая организация

Защита состоится

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник

КИРЮХИН В.Г.

- Среднеазиатский ордена Трудового Красного знамени научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (САИМЭ)

»" сгя/г-^ 1992 г. в

/0 м часов на

заседании Специализированного совета Д.020.02.01 во Всесоюзном научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства по адресу: 109428, Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5, ВИМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИМа. Автореферат разосжн " М " Л1Л/лгьсу 1Э92

Ученый свкретарь Специализированного совета, кандидат технических наук

МАМЕДОВА Л.В.

мткищ

[ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.411 I

Т/}сл I Актуальность. Интенсификация производственных процессов в —е«жском хозяйстве требует решения ряда задач по совершенствованию систем земледелия и созданию новых технических средств, способствующих повышению плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур при минимальных энергетических и трудовых затратах.

Одной из энергоемких операций в зоне хлопководства является вспашка почвы, сроки проведения и качество которой в основном зависят от своевременной уборки стеблей хлопчатника.

На полях, не зараженных вилтом и другими болезнями, технология уборки стеблей предусматривает корчевание их с корнями, сбор и измельчение (на отрезки до 10 см)- с одновременным разбрасыванием по полю и последующей глубокой заделкой с органическими и минеральными удобрениями при зяблевой вспашке. Запашка измельченных стеблей хлопчатника в сочетании с минеральными удобрениями при глубокой заделке повышает урожайность на 1,6...4,1 ц/га.

Однако хозяйства в настоящее время не обеспечены достаточным количеством выпускаемых промышленностью разношрочных корчевателей-измельчителей. Кроме того, эти машины энергоемки и металлоемки, при использовании их увеличивается количество проходов тракторов по полю, что приводит к чрезмерному уплотнению почвы и дополнительным расходам.

Многие хозяйства, не справляясь с зачисткой полей и вывозом стеблей с полей запахивают их в целом виде. При этом стебли плохо заделываются в почву, что вызывает частые забивания плуга и значительно снижает производительность пахотных агрегатов. Часть стеблей, заделанных неглубоко, не успевает разложиться за зимний период, что служит дополнительным препятствием для работы шшин, приводящим к забиванию рабочих органов чизелей, борон, сеялок, культиваторов, смещению гнезд, повреждению молодых растений и, в конечном итоге, к изреженности ввходов хлопчатника и потерям урожая.

При обработке полей под посев хлопчатника серийными двухъярусными плугами глубина обработки изменяется в больших пределах, а дно борозды получается ступенчатым. Это объясняется тем, что полевое (опорное) колесо плуга перекатывается по различным неровностям междурядья вследствие того, что ширина захвата плуга не

кратна ширине междурядья. В связи с этим актуально создание комбинированного двухъярусного плуга с измельчителями стеблей хлопчатника, обеспечивающего повышение цроизводительности, снижение затрат труда, расхода топлива и улучшение качества обработки почвы.

Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой 0.CX.7I, задание 04.0I.T "Разработать и внедрить в производство технологические процессы минимальной, прогивоэрозионной обработки почйы при возделывании основных сельскохозяйственных культур", общесоюзной тучно-технической программой 0.51.01 "Земледелие", программой КОД, задание У1.1.2.1 и тематическим планом научно-исследовательских работ ВИМ в содружестве с САИМЭ и МИИСП.

Цель исследования - обоснование рациональной схемы и основных параметров комбинированного двухъярусного плуга с измельчителями для совмещения и повышения качества технологических процессов измельчения стеблей хлопчатника и основной обработки почвы.

Объект исследования - опытный образец двухъярусного плуга с измельчителями стеблей хлопчатника и реализуемые им технологические процессы.

Методика исследований. При проведении исследований применены специальные приборы, установки и оборудования. Агротехнические показатели работы плуга определяли в соответствии с ^требованиями ОСТ 70.4.1.80. Результаты экспериментальных исследований обработаны методом математической статистики с применением ЭВМ.

Технико-экономические показатели определяли по ГОСТ 23728-79 и ГОСТ 23730-79 с применением отраслевых методик и норштивно-спра-вочных штериалов для экономической оценки сельскохозяйственной техники.

Научная новизна. Установлена зависимость между фактической глубиной вспашки, рельефом хлопкового поля и параметрами плуга, обоснована рациональная схема двухъярусного плуга для вспашки почв из-под хлопчатника. Обоснован технологический процесс совмещения измельчения стеблей и основной обработки почвы под хлопчатник и конструктивно-технологическая схема комбинированного плуга. Выведены аналитические зависимости для определения основных параметров плосковрадательного дискового режущего аппарата измельчителя стеблей хлопчатника комбинированного плуга, обоснован кинематический режим работы измельчителя.

Новизна конструкции подтверждена A.c. М 1586542, I68I744 и четырьмя положительными решениями по заявкам.

Практическая ценность. Разработанный комбинированный двухъярусный плуг для двухъярусной вспашки позволяет совместить вспашку и измельчение стеблей хлопчатника, что способствует проведению основной обработки в кротчайшие сроки с наименьшими затратами, обеспечивает глубокую заделку измельченных стеблей, семян и корневищ многолетних сорняков, улучивет крошение почвы и выровненно-сть поверхности пашни, способствует повышению урожайности.

Реализация результатов исследований.. Результаты исследований реализованы в форме инженерной методики расчета основных параметров двухъярусного плуга и измельчителя, а также в виде отработанных конструкций комбинированного двухъярусного плуга с измельчителями стеблей хлопчатника и внедрены в хлопковом совхозе № 17 им. XX Партсъезда Ульяновского района, в.совхозе № 22 У.Юсуповс-кого района' Кашкадарьинской области.

Результаты исследования и рекомендации по параметрам комбинированного плуга переданы в Каршинский ОРМЗ.

Апробация твботы. Основные положения работы обсувдены и одобрены на Всесоюзной научно-технической конференции по проблеме "Земледельческая механика и программирование урожая" (г.Волгоград, 1990 г.), га научно-практической конференции."Научно-технический прогресс в агропромышленном производстве" (г. Минск, 1990 г.), на ХШ и Х1У научных конференциях профессорско-преподавательского состава Каршинского филиала ТИИИМСХ (г.Карши, 1988, 1989 гг.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 10 научных статьях, 2 авторских свидетельствах и 4 заявках на авторские свидетельства, на которые получены положительные решэния.

Сттакгутв и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы ( 1*2/наименование, из них б на иностранных языках). Работа изложена на МЛ страницах шшинописного текста, содержит 4.9 рисунков, 3 таблиц и /5" цриложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цели и задачи, приведены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой г,гаве "Состояние вопроса и задачи исследования"

выполнен анализ работ, посвященных изучению запахивания стеблей хлопчатника в качестве органического удобрения, конструкций измельчителей, корчевателей-измельчителей стеблей хлопчатника, технологий и технических средств для основной обработки почвы под хлопчатник, а также комбинированных почвообрабатывающих шгаин. Показано, что использование стеблей хлопчатника в качестве органического удобрения способствует существенному повышению урожайности.

Анализ работ М.С.Ганиева, Н.А.Куламетова, А.М.Капланова, Р.Р.Насибова, Р.М.Тагиева и др. позволил определить основные преимущества и недостатки существующих измельчителей стеблей хлопчатника. Установлено, что с агротехнической и энергетической точек зрения для измельчения и разбрасывания стеблей хлопчатника по полю наиболее приемлем измельчитель стеблей хлопчатника с вертикально вращающимся ротационным многоступенчатым рабочим органом.

Технологию основной обработки почвы в. зоне орошаемого земледелия изучали Г.М.Рудаков, Р.И.Байметов, Ф.А.Соколов, В.П.Кондратюк, В.П.Кидовинов, Р.И.Ибраимов, Ф.М.Маматов, К.Исаев, Р.И.Мат-расулов, А.Т.Имандосов и др. Установлено, что для основной обработки почвы под хлопчатник рациональна двухъярусная вспашка. При выполнении ее на глубину, наиболее соответствующую почвенным и климатическим условиям зоны, она способствует получению дружных всходов, ускоряет рост и развитие хлопчатника. Бжгодаря глубокой заделке растительных остатков подавляется отрастание однолетних сорняков, происходит задержка на 40...60 дней отрастания корневищ многолетних сорняков, снижается засоренность полей, резко сокращаются трудовые затраты.

Сроки и качество вспашки почв под хлопчатник в основном зависят от своевременной уборки стеблей хлопчатника после уборки хлопка-сырца. При поздних сроках зяблевой вспашки сокращается период благотворного влияния мороза на почву и, как правило, уху лишается качество разделки почвы в период предпосевной обработки.

При вспашке хлопковых полей работа пахотного агрегата происходит в условиях явно выраженного неровного рельефа поля, на поверхности которого имеются искусственно созданные поливные борозды и рядки с определенной шириной междурядий. В практике хлопководства в целях обеспечения поливного уклош полей пахотные агрегаты движутся вдоль поливных борозд. Однако при таком движении опорные колеса плуга занимают различные положения относительно

поверхности гребня рядков. Поэтому объем и Форш, а также площадь поперечного сечения пласта, приходящегося на корпус, различны. Следовательно, и сила сопротивления, приходящаяся на отдельный корпус, также различна. Предложенные варианты для решения этого вопроса не нашли.широкого применения ввиду ряда существенных недостатков.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что разработка и внедрение в производство комбинированного двухъярусного плуга с измельчителями стеблей хлопчатника целесообразно как агротехнической, энергетической, так и с экономической точек зрения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основнуе задачи:

- исследовать рельеф хлопкового доля, физико-механические свойства почвы и стеблей хлопчатника перед основной обработкой, как объект обработки;

- исследовать влияние рельефа хлопкового поля на работу двухъярусных плугов и обосновать их основные параметры;

- теоретически и экспериментально обосновать основные параметры измельчителя стеблей хлопчатника к комбинированному двухъярусному плугу;

- разработать и изготовить экспериментальный образец комбинированного двухъярусного плуга с измельчителями стеблей хлопчатника;

- определить агротехнические и энергетические показатели работы комбинированного двухъярусного плуга;

- определить экономическую эффективность комбинированного двухъярусного плуга с измельчителями стеблей хлопчатника.

Во второй главе "Исследование физико-механических свойств почвы и стеблей хлопчатника" приведена краткая характеристика орошемых почв хлопкосеющих районов и результаты изучения основных физико-меианических свойств почв пахотного горизонта и рельефа хлопкового поля в период основной обработки почвы, физико-механические свойства стеблей хлопчатника после уборки хлопка-сырца.

Установлено, что почва в середине мевдурядий по следу колеса сильно уплотнена; в горизонте 20...30 см - 1,78 г/см3, что соответственно больше на 0,24 и 0,19 г/см3 плотности почвы гребня и борозды, не подверженной воздействию колес. Плотность почвы на гребне и в середине борозды, не подверженной воздействию колес, почти одинакова. Влажность почвы в пахотном слое с увеличением

глубины горизонтов повышется, а в пахотном слое незначительно снижается, так как этот слой почвы меньше впитывает воду.

Изучение рельефа поверхности хлопкового поля с шириной междурядий 60 см перед основной обработкой показало, что минимальная высота гребня составляет 7,2 см, средняя 12,8 и наксишльная 17,7 см. При этом борозды междурядий по следу колес тракторов имеют глубину в среднем на 8... 10$ больше, чем борозды, не подверженные воздействию колес. Среднеквадратическое отклонение среднего профиля составляло +3,93 см, коэффициент вариации - 21,82%.

Обобщение некоторых литературных данных и результаты наших исследований физико-механических свойств стеблей хлопчатника в период их уборки, то есть перед основной обработкой почвы, показали, что максимальное отклонение стеблей на гребне от оси рядка равно 0,064 м, среднее отклонение - 0,032 м, 90$ стеблей отклонены на 0,045 м, шксишльная ширина полосы рядка 0,128 м; 90% стеблей располагаются на полосе шириной 0,09м. Максимальное отклонение верхней части стеблей от оси рядка составило 0,106 м, среднее отклонение - 0,07 м, верхняя часть 90$ стеблей отклонена на 0,096 м.

Размерные показатели стеблей хлопчатника сорта 108-Ф, полученные в результате обработки большого числа замеров, таковы: высота стеблей 93,5 +15,5 см, диаметр стеблей в нижней части -15,3...16,3, в средней - 8,6...10,5, в верхней - 5,8...7,1 мм. Среднее число стеблей хлопчатника на одном погонном метре 8...9 шт., число гнезд - 8 шт. Густота стояния стеблей - в среднем 116700...133350 шт/га. Влажность стеблей изменялась от 27 до 31$.

В третьей главе "Теоретические исследования" приведены результаты исследований по обоснованию некоторых параметров двухъярусного плуга и измельчителя стеблей хлопчатника.

Влияние рельефа хлопкового_поля на_работх ав^хъярусных_плу-гов и обоснование их_параметров. Фактическая глубина обработки ОСу плугом будет меняться в зависимости от места расположения полевого колеса (рис. I). При качении колеса выше оси X глубина обработки уменьшается, а ниже ее - увеличивается. При этом

(I)

где й-Н} - заданные глубины обработки нижнего и верхнего корпусов;

Рис. I. К определению влияния рельефа хлопкового поля на глубину вспашки

20к- высота расположения точки касания с почвой полевого колеса относительно оси абсциссы

После соответствующих преобразований имеем:

(2)

где К. - высота неровности.хлопкового поля;

Bw - ширина междурядий;

К,пр- число проходов плуга;

8К - ширина захвата корпусов;

Лк - число корпусов плуга.

Анализ формулы (2) показывает, что при вспашке хлопковых полей (междурядье Bw = 60 см, высота гребней К = 12 см), плугом ПН-3-35 при заданной глубйне обработки 30 см неравномерность глубины обработки составляет +5,25 см, а при Вм = 90 см, h. = = 18 см неравномерность глубины обработки составляет +8,8 см, что значительно превышает допустимый предел.

Наилучшей схемой расстановки верхних и нижних корпусов по глубине вспашки являются: 20:10 (1 = 2) и 15:15 ( I = I)

при вспашке ш глубину 30 см в 20:20 ( 1 = 1) при глубине 40 см.

При обработке полей с неровным рельефом соотношение глубины обработки нижнего и верхнего ярусов следующее:

ачл V

где а.^- фактическая глубиш обработки корпусом верхнего яруса.

При установленном )(, =2, его значение изменяется при обработке полей с междурядьями шириной 90 см от 1,06 до 8,33, а шириной 60 см от 1,49 до 4,21. Величина ¿ при установленном значении, равном I, варьируется в пределах от 0,82 до 1,53 при Вм = 60 см, а при Вм = 90 см от 0,63 до 2,42.

Основная причина этих недостатков - несоответствие ширины захвата корпуса, соответственно и плуга, ширине междурядья посевов хлопчатника. Анализ подученных зависимостей (I) и (2) показывает, что устранить этот недостаток можно, установив ширину захвата корпуса плуга равной половине ширины междурядья и снабдив плуг четным числом корпусов. Это позволит за каждый проход агрегата обрабатывать определенное число междурядий, обеспечит постоянство места размещения полевого (опорного) колеса в мевдурядье, значительно выравняет загруженность отдельных корпусов плуга.

Обоснование радикса плосковраи^тельного ¿¡искового 2е£у§его_ аппа£ата_измельчителя.

Минимальный радиус плосковрапетельного дискового режущего аппарата комбинированного плуга должен быть равен (рис. 2):

+ (4)

где - радиус фланца ножа;

5г5й- среднеарифметическое отклонение нижней и верхней частей стебля от оси рядка;

¿Л - внутреннее отклонение оси измельчителя от линии рядка в процессе работа пахотного агрегата.

Расчеты показывают, что при Тр = 70 мм, = 32 мм, В/ = 44 мм, = 70 мм минимальный радиус режущего аппара-

та должен быть не менее 216 мм. Максишльный радиус должен Сыть —тр = 300 мм при обработке полей с шириной междурядья 60 см. ,В противном случае ножи соседних измельчителей будет задевать друг друга при их вращении. Кроме того, увеличение рвдиу-

Рис. 2, Схема для определения радиуса ножа

1 - гож;

2 - фланец

са приводит к возрастании затрат энергии га привод.измельчителя, а также к ухудшению балансировки ножевого барабана.

Обоснование ¿гла_за!^бмления и ¿гла_установки_ноаа. Угол защемления равен: ^><¿ + 8 (рис.3).

А

и>

ДОяпя \ А. \\

ф» 1*С ^ г \

м И ^^ г

Рис. 3. Схема к определению угла установки ножа

Угол защемления имеет наибольшее значение в начале соприкасания со стеблем лезвия ножа и противореза, то есть когда он находится на наиболее близком расстоянии от оси вращения ножа. При этом на величину угла защемления влияет угод 8 и диаметр стебля. Принишя при наиболее близком расстоянии стебля к оси вращения,ножа угол защемления критическим, то есть 2fnlin. » из треугольника О1 ВС (рис. 3) имеем:

(5)

где ^пап. ~ мшш®льный угол трения стебля по ножу и противо-резу.

После соответствующих преобразований получаем: 0 ип (Ъ+Ъ^^-^Ып-Ъг

Анализ формулы (6) показывает, что шксимальный угол установки ножа 8 зависит от радиуса фланца ножа , радиуса крепления ножа 1Н , радиуса стебля %ст , углов трения стебля по ножу и противорезу • При = 70 мм, 1ог = 8 мм, Тн - 50 мм и |р1л- = 16° шксимальный угол установки ножа б = 32°.

Обоснование длины ножа^. Длину ножа определим из треугольника ОАД (см. рис. 3):

■ _ ЫгуСб-тО

При радиусе ножа К = 216...300 мм она составляет 165... 256. мм.

Обоснование кинематического £ежиш_работы плосковраи§_тель-ного_р£Ж2щего аппарата_изм^льчителя стеблей хлоччатхпиа. Процесс измельчения складывается из двух моментов: подвода стоблей ножом к противорежущей пластине и срезания их. Для чистого среза необходимо, чтобы стебли не скользили к основанию ножа в процессе подвода их к противорежущей пластине. Скольжение стебля по лезвию ножа возможно в том случае, когда абсолютная скорость ЫвУ отклонена от норшли N по ходу движения измельчителя

и (рис. 4),

Рис. 4. Действие ножа на стебель в-процессе подвода его к противорежущей пластине

Из рис. 4 имеем:

А«-

(8)

где

\/п - поступательная скорость измельчителя. Анализ формулы (8) показывает, что при = 17°

ние Я а 3. Стебли не будут скользить в том случае, если При = 0 значение X « 9,0.

С другой стороны для обеспечения полноты измельчения стеблей хлопчатника кинематический режим работы должен быть (рис. 5):

значе-

ИЛ*

Нш,

(9)

где

£ - число ножей на одном фланце; 1тц- среднее расстояние медцу гнездами стеблей хлопчатника.

При 2=2, т1 = 0,13 м, = 0,23 м значение5,5. Значит при работе плосковращательного измельчителя кинематичес-

. - окружная скорость ножа;

Рис. 5. Схема к определению кинематического режима работы измельчителя стеблей хлопчатника

В четвертой главе "Программа и методика гксперяментальшх исследований" дана прогреми работ, описаны конструкция ж принцип работы экспериментального комбинированного двухъярусного пдуга о измельчителями стеблей хлопчатника, приборы и оборудование, приведены частные методики по определанию агротехнических ■ энергетических показателей, изложена методика обработки и оценки точности подученных результатов.

Комбинированный двухъярусный плуг присоединяли к трактору так (рис. 6), чтоСЬ рядки со стеблями приходились на середину ножа ротационного рабочего органа и лемеха нечетных плужных корпусов верхнего и на полевой обрез нижнего ярусов. Пахотный агрегат вели строго вдоль рядков, причем правую гусеницу трактора 9 направляли по гребню рядка 8. а левую располагали по середине борозды. При движении агрегата стебли хлопчатника попадают на плоско-врадательные рабочие органы - радиальные ножи 6, каторге, получая привод от ВОМ трактора, игмельчают стебли и разбрасывают их на поверхности поля. При гтом плосковращательный ротационный рабочий

Рис. 6. Конструктивно-технологическая схема комбинированного двухъярусного плуга

I - рама; 2 - нижний корпус; 3 - верхний корпус; 4,5-измельчители; 6 - нож; 7 - противорез; 8 - гребень рядка; 9 - трактор Т-4А

орган 5 измельчает и разбрасывает стебли хлопчатника, подготавливая поле для последующего прохода плуга. Нечетные плужные корпусы верхнего яруса снимают гребень, а вместе с ним подрезают корни стеб лай и сбрасывают их на дно борозды. Корпусы нижнего яруса, оборачивая пласт, заделывают корни и измельченные стебли. Необходимо отметить, что ширит захвата верхних и нижних корпусов равна 30 см. При этом общая ширина захвата плуга равна 1,2 м, то есть кратна ширине междурядья.

В пятой главе "Результаты полевых исследований" приведены результаты экспериментов, проведенных в полевых условиях.

Изучена равномерность глубины обработки экспериментальным плугом Ш-4-30 в условиях неровного рельефа хлопкового поля с

шириной междурядий 60 см. За эталон взят серийный плуг ПЯ-3-35.

Анализ работы экспериментального и эталонного плугов показал, что при высоте гребней междурядий от 6 до 18 см и скорости движения 0,8...1,95 вд/с, коэффициент вариации глубины вспашки составил для экспериментального плуга 3,5...5,95$, для эталонного - 6,41... 18,1$.

Установлено, что оптишльным является смещение корпусов верхнего яруса в сторону невспаханного поля ш 15 см при скорости движения 1,65...1,95 м/с. При этом тяговое сопротивление экспериментального плуга уменьпвется примерно на 4...7$ по сравнению с работой плуга без смещения корпусов, часовой расход топлива уменьшается на 6...8$, гдубина заделки стеблей составляет 19,5... 22,6 см, крошение почвы - 77,8...83,5$.

Опыты показали, что плуг ПЯ-4-30 хорошо копирует рельеф хлопкового поля вследствие кратности ширины захвата ширине междурядий, работает устойчиво и стабильно, при этом колесо экспериментального плуга двигается постоянно по дну поливной борозды междурядий.

Все эти положительные стороны экспериментального плуга позволили создать на его базе комбинированный двухъярусный пдуг ПЯ-4-30 с измельчителями стеблей хлопчатника.

В результате реализации оптимального композиционного плана типа В, получены данные, характеризующие завнзимости полноты измельчения стеблей хлопчатника, расхода мощности Ммл на

измельчение стеблей хлопчатника на различных скоростях V движения и частотах М вращения вала измельчителя. Исходя из теоретических исследований, предварительных экспериментов и по априорным данным выбраны уровни факторов и интервалы их варьирования (таблица).

Уровни факторов и интервалы их варьирования

Факторы :обоз- .'Интервалы1: Уровни факторов

:наче-'.ние :варьиро- : |вания :- НИЖНИЙ : оазовый : верхний

-1 : и : +1

Скорость движения, Ы/й 0,6 0,8 1,8 2,0

Частота вращения вала измельчителя , мин-1 75 350 425 500

После реализации эксперимента и обработки полученных данных на ЭВМ составлены следующие уравнения регрессии, описывающие:

- полноту измельчения стеблей хлопчатника ПИ}=9$635-5,005Х(*4>И667Хг+ 0,255Х* , (Ю)

- расход мощности на измельчение стеблей хлопчатника

W4 = £J3?^OH26Xrfl;V6X2-0,o4X)X2+0IQ25Xf+0,24X2 » (II)

Исследования моделей методом двумерных сечений показывают, что полнота измельчения стеблей хлопчатника, удовлетворяйся агротехнические требования, достигается при скорости движения 0,8...1,85 ад/с и частоте вращения вала измельчителя 450...500 минТ^

Опыты показали (рис. 7), что оптишльным является кинематический режим работы измельчителя стеблей хлопчатника комбинированного плуга, равной 5,6...7,0, то есть наиболее приемлема частота вращения измельчителя 450...500 мин"* при скорости движения 1,6...1,85 и/о. Необходимая мощность на привод измельчителя составляет 2,4 кВт. При этом угол установки ножа равен 30°, угол заточки ножа - 25°, радиус ножевого барабана - 230 мм, длина ножа -180 мм.

Сравнительные экспериментальные исследования плугов ПЯ-3-35 и ПЯ-4-30 с измельчителями стеблей хлопчатника проводили на участке из-под хлопчатника с небольшим уклоном. Микрорельеф - неровный с наличием поливных борозд и гребней высотой 12 см. Ширига междурядий 60 см. Способ посева - рядовой. Среднее число стеблей

на одном погонном метре - 7, шсса стеблей - 287 г/см^, средняя длина стеблей - 93,5 см, диаметр в нижней части варьировал в пределах 15,3...16,1 мм, в средней части - 8,6...10,5 мм и в верхней - 5,8...7,1 мм. Влажность стеблей колебалась в интервале 27... 31%. Почва - средний суглинок. Твердость и влажность почвы в горизонте 0...40 см составляла соответственно 3,88 МПа и 16,1$. Плуги агрегатировали с трактором Т-4А.

Все показатели агротехнической и энергетической оценки работы плугов, полученные при проведении полевых опытов, были рассмотрены нами в зависимости от скорости движения агрегата.

Анализ экспериментальных данных показал, что при скорости движения 0,81...1,95 м/с коэффициент вариации глубины вспашки комбинированного плуга ПЯ-4-30 составляет 5,5...6,0&%, что меньше коэффициента вариации глубины вспашки серийного плуга на 7,5,..10,4$. Коэффициент вариации ширины захвата комбинированного плуга ПЯ-4-30 на 4,15...■4,45$ меньше, чем серийного. Крошение почвы комбинированным плугом ПЯ-4-30 составляет 67,1...84,1%, что больше на 1,7... 6,6955, чем серийным. Глубина заделки измельченных стеблей хлопчатника и растительных остатков составила при вспашке комбинированным плугом 20,2...27,3 см. Глубина заделки стеблей хлопчатника и растительных остатков составила при вспапке плугом ПЯ-3-35 7,0...11,1 см. Удельное тяговое сопротивление комбинированного плуга ниже чем серийного на 5,3...9,2%.

В шестой гжве "Технико-экономическая эффективность применения комбинированного двухъярусного плуга с измельчителями стеблей хлопчатника" приведен расчет экономической эффективности применения комбинированного плуга -с оптиьильными параметрами.

Расчет экономической эффективности, проведенный согласно ГОСТ 23728-79, ГОСТ 23730-79, показал, что совмещение измельчения стеблей и основной обработки почвы под хлопчатник с использованием комбинированного плуга сокращает затраты труда на 23%, топлива - на 31,5$, прямые эксплуатационные, приведенные затраты на единицу наработки и удельное капитальное вложение - на 41,1$.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

I. Двухъярусные плуги, применяемые в зоне хлопководства, не полностью отвечают агротехническим требованиям, в первую очередь, из-за неприспособленности их к явно выраженному микрорельефу хлопкового поля.

2. Доказана целесообразность совмещения технологических опе-

раций: измельчения стеблей хлопчатника и основной обработки почвы. Разработан комбинированный двухъярусный плуг с измельчителями стеблей, способствующий проведению вспашки почв из-под хлопчатника в сжатые сроки, повышению производительности, снижению затрат труда и улучшению качества обработки почвы.

3. Установлена зависимость фактической глубины обработки от рельефа хлопкового поля и от параметров плуга. Обоснована рациональная схема двухъярусного плуга для вспашки почв из-под хлопчатника. Выведены аналитические зависимости для определения основных параметров плосковрапртельного дискового режущего айпарата измельчителя стеблей хлопчатника комбинированного плуга, обоснован кинематический режим работы измельчителя.

4. Путем анализа полученных зависимостей установлены следующие рациональные параметры измельчителя стеблей хлопчатника: угол установки ножа - 30...32°, радиус ножевого барабана - 216...300 мм, длина ножа.- 165...256 мм, число ножей - 2, кинематический режим работы - 5,5...9,0.

5. С агротехнической и энергетической точек зрения корпуса двухъярусного плуга целесообразно выполнить с шириной захвата, равной половине ширине междурядий, число корпусов должно бы^гь четным, при этом оптишльным является поперечное смещение верхнего корпуса плуга относительно нижнего на расстояние, равное половине ширины захвата корпуса. Например, для вспашки почв хлопковых полей с шириной мевдурядий 60 см рациональными являются ширина захвата верхних и нижних корпусов 30 см и поперечное смещение корпусов верхнего яруса относительно нижних, равное 15 см.

6. При смещении корпусов верхнего яруса в сторону невспаханного поля на 15 см тяговое сопротивление плуга уменьшается примерно на 4...7% по сравнению со значением варианта.без смещзния корпусов, часовой расход топлива уменьшается на 6.. .8%, глубит заделки стеблей при этом составляет 22,6 см.

7. Оптимальным является кинематический режим работы измель-г-чителя стеблей хлопчатника комбинированного плуга, равный 5,6... 7,0, то есть наиболее приемлема частота вращения измельчителя 450...500 мин"1 при скорости движения 1,6...1,85 м/с. Необходимая мощность на привод измельчителя составляет 2,4 кВт. При этом угол установки ножа равен 30°, угол заточки шжа - 25°, радиус ножевого барабана - 230 мм, длит ножа - 180 мм.

8. Применение двухъярусного плуга с измельчителями стеблей

хлопчатника с обоснованными параметрами в диапазоне скоростей 1,6...1,85 м/с обеспечивает 94,5...98,4$ полноты измельчения стеблей хлопчатника, фракция измельченных стеблей 0-10 см составляет 85,1...92,5$, что позволяет заделывать их на глубину 25...30 см, улучшает крошение почвы и выравненность поверхности пашни, плуг работает без забоев. Улучшение технологического процесса позволило уменьшить удельное тяговое сопротивление на 7,6...II,2$, потребляемую мощность на 5,1...9,8$, расход топлива на 5,41...7,2$ в сравнении с плугом без измельчителя.

9. Совмещение измельчения стеблей и основной обработки почвы под хлопчатник с использованием комбинированного плуга сокращает затраты труда на 23$, топлива - на 31,5$, прямые эксплуатационные, приведенные затраты на единицу наработки и удельное капитальное вложение - на 41,1$.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. 0 плотности почвы пахотного слоя перед основной обработкой ее под хлопчатник. - НТВ ВИМ, 1990, вып. 77, с. 13...16 (соавторы Маматов Ф.М., Эргашев И.Т.).

2. Особенности почвы пахотного слоя перед основной обработкой ее под хлопчатник. - НТВ ВИМ, 1991, вып. 80, с. 22...25 (соавторы.Маматов Ф.М., Эргашев И.Т.К

3. А..с. № 1586542 СССР. Плуг. (Ф.М.Маматов, И.Т.Эргашев). Открытия. Изобретения. - 1990. Бюл. № 31.

4. Влияние рельефа хлопкового поля на глубину пахоты навесного двухъярусного плуга. - Сб.науч.трудов МИИСП, 1990, с. 20... 24 (соавторы Маматов М.Ф., Эргашев И.Т.).

5. Обоснование некоторых параметров перспективных орудий для обработки почвы под хлопчатник. - Тезисы докладов научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в агропромышленном производстве". -Минск,1990, с. 117...118 (соавторы Маматов Ф.М., Эргашев И.Т.).

6. Комбинированный плуг с измельчителями стеблей хлопчатника. -Сер.Механизация растениеводства. Испытания новой техники:Науч.т-техн.информ.сб., 1991. Вып. I, с. 25...28 (соавторы Маматов Ф.М., Эргашев И.Т.).

7. Двухъярусный плуг с измельчителями стеблей. -"Хлопок", 1991, 16 6, с. 39...41 (соавтор Маматов Ф.М.).

8. Результаты испытаний двухъярусного плуга ПЯ-4-30 для вспашки почв из-под хлопчатника. -НТВ ВИМ, 1991, вып. 81, с. 12...14 (соавтор Маматов Ф.М.).

9. Обоснование и расчет основных параметров плосковращательного дискового режущего аппарата измельчителя стеблей хлопчатника комбинированного пдуга. - НТБ 13КМ, 1992, вып. 83 (соавтор Маматов Ф.М.).

10. Комбинированный двухъярусный плуг с измельчителями стеблей хлопчатника. - Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции по проблеме "Земледельческая механика и.программирование урожая". - Волгоград, 1990 (соавтор Маматов Ф.М.).

11. A.c. № I68I744. Пахотный агрегат (Ф.М.Маматов, Р.Н.Нор-чаев, И.Т.Эргашев и др.). Открытия. Изобретения. - 1991. Еюл.

№ 37.

12. Результаты испытаний двухъярусного плуга ПЯ-4-30 для вспашки почв из-под хлопчатника. - Экспресс-информация, серия "Сельскохозяйственные шшны и орудия", вып. 12. - М.: ЦНИИТЭИ тракторсельхозмаш, 1991, с. 8...12 (соавтор Маматов Ф.М.).

13. Пахотный агрегат. Положительное решение на выдачу а.с. по заявке Ji 4905516/30-15 от 19.08.91 (соавторы Маматов Ф.М., Эргашев И.Т., Тулаев К.).

14. Двухъярусный плуг. Положительное решение на выдачу

а.с. по заявке № 4768441/30-15 от 26.04.90 (соавторы Сакун В.А., Листопад Г.Е., Байметов Р.И., Сизов O.A., Маматов Ф.М., Мура-дов Б.).

15. Плуг. Положительное решение на выдачу а.с. по заявке

№ 4788122/30-15 от 22.02.91 (соавторы Маматов Ф.М., Эргашев И.Т., Тулаев К.).

16. Плуг для гладкой пахоты. Положительное решение на выдачу а.с. по заявке № 4818609/30-15 от 22.02.91 (соавторы Сакун В.А., Маматов Ф.М., Эргашев И.Т.).