автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров копателя для основной обработки почвы в теплицах

Московский государстве!шый а! роннжеисрнын университет имени В.П.ГОРЯЧКИНА

0 Г С ЛП

1 I и им

I I) ^ддд На правах рукописи

КИСЕЛЕВ Сергей Николаевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОПАТЕЛЯ ДЛЯ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ТЕПЛИЦАХ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1995

н

Работа выполнена на кафедре почвообрабатывающих маши-» Московского государственного агроинженерного', университета имени В.П.ГОРЯЧКИНА.

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техник !

Российской Федерации, академик академии аграрного образованш*, доктор технических паук, профессор

В.Л.САКУ 11; кандидат технических наук, доцент Н.П.РОДПОПОВ

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации, доктор технических наук, профессор П.М.ПАПОВ; действительным член международной академии н "Высшая школа", профессор Ю.ФЛАЧУГЛ

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский ннстнтут механизации сельскою хозяйства (ВИМ)

Автореферат разослан 2 сентября 1995 г.

Защита диссертации состоится 2 октября 1995 г. в 13.00 на заседании дне ссртацнонного совета Д. 120.12.02 Московского государственного агроинжш ного университета имени В.И.Горячкипа / МГАУ /.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, лрос . направлять по адресу: 127550, г.Москва, Тимирязевская улица, д. 58, ученс секретарю.

Ученый секретарь диссертационного совета ....

кандидат технических наук, В.В.Солдатенков

доцепг '

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Особенностью растениеводства защищенного грунта является более интенсивное использование почвы. Отсюда повышенные требования к ее подготовке, составу, уходу за ней, и следовательно, к машинам и оборудованию, обеспечивающим выполнение 'агротехнических требований. Одним из путей повышения эффективности основной обработки почвы в теплицах является создание необходимых условий для последующего пропаривания почвы. Наиболее полно агротехническим требованиям к основной обработке почвы в теплицах отвечают копатели, обеспечивающие обработку почвы по линиям наименьших связей между почвенными агрегатами. Копатели для основной обработки почвы извесны давно. Однако, вопросам кинематики рабочих органов, снижения'металлоемкости конструкций копателей и энергоемкости их технологических процессов до.сих пор достаточного внимания не уделялось. Следовательно, исследования, направленные на решение указанных задач, являются актуальными.

Цель исследований. Обоснование параметров копателя для основной обработки почвы в теплицах.

Объект исследований. Объектом исследований являлся копатель для основной обработки почвы в теплицах.

Методика исследований. Использованы методы математического моделирования с применением ЭВМ. планирования эксперимента. статистической обработки результатов опытов. Для решения отдельных задач экспериментальных исследований наряду со стандартными использовались и частные методики.

Научная новизна. Предложены и обоснованы конструктивные параметры рабочего органа копателя, позволяющие снизить энергоемкость технологического процесса основной обработки почвы в теплицах на 15...20%, защищенные авторским свидетельством. Разработаны алгоритм и программа расчета на ЭВМ рациональных параметров рабочего органа, а также показателя кинематического режима.

Пути 'реализации работы. Результаты работы могут быть использованы сельскохозяйственным производством и заводами, изготавливающими' машины с активными рабочими органами для

- г -

основной' обработки почвы.

.'/"■■ Апробация. Основные положения диссертации докладывались на 'научно-технических конференциях МИЙСП и МГАУ в 1987... 1995. Г. .

' .'•' Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ в сборниках научных трудов МИИСП и одно описание к авторскому свидетельству.

■; Стржтира и объем работы. Диссертация состоит из введения, -четырех глав, выводов и предложений, списка использо-'.ванной.литературы. Она изложена на 141 странице машинописного текста, .содержит 61 рисунок, 8'таблиц. В списке использо-.ванной литературы приведены 64 наименования, в том числе 5 иностранных. В приложении приведены таблицы, программа и ре-■. зультаты расчета на ЭВМ, а также копия авторского свидетель-■ ства на конструкцию копателя.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

. ' Во введении показана актуальность данной работы, обос-'нрвана необходимость улучшения конструктивно-технологических параметров почвообрабатывающих машин для обработки почвы в .' теплицах,' сформулированы основные направления их совершенствования. •

':В первой главе на основании обзора научно-технической литературы приводятся типы и устройство теплиц, технологии выращивания..растений и обработки почвы в теплицах. ■' ; -.'Отмечено,- что интенсификация тепличного производства базируется на круглогодичном использовании защищенного грун-: та ..с обязательным ежегодным пропариванием почвы. Тепличная ' почва'ежегодно подвергается глубоким изменениям, обусловлен-■.-'ным- производственной, деятельностью человека. •. ;; - V '.: Со здание горизонта с хорошей проницаемостью для воды и воздуха в стыковом слое пахотного'и подпахотйого горизонтов является, важнейшим требованием технологии обработки почвы в теплицах.- При , длительном перерыве в разрыхлении тепличной :почвы на. полную глубину-в подпочвенном и даже в нижней части почвенного-,,горизонта образуется глеевая прослойка.

^^ './.Пpи;('нaличии. глеевой прослойки в почве нарушается возду-

! I

хообмен и создаются анаэробные условия, при которых образуются записные формы железа, алюминия, марганца.

'Для равномерного и быстрого проникновения пара в почву и в ' подпочвенные слои механической обработкой необходимо создать крупнокомковатую структуру почвы с размерами комков 0,15...О,2 М. .

С начала столетия основная обработка почвы в теплицах проводится с применением копателей. Однако, вопрос о рациональных параметрах машин для основной обработки почвы в теплицах и режимах их работы до сих пор не рассматривался.

Проведенный анализ конструкций копателей, применяемых для обработки почвы в теплицах показал, что в наиболее перспективным, как с энергетической, так и с агротехнической точек зрения является копатель, рабочие органы которого производят рыхление почвы по линиям наименьших связей между почвенными агрегатами, т.е. путем растяжения (отрыва) и сдвига (скалывания).

В связи с этим, целью настоящей работы является теоретическое и экспериментальное обоснование рациональных параметров копателя для основной обработки почвы в теплицах. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач: *

- теоретически и экспериментально обосновать рациональные параметры рабочего органа копателя: ширину захвата, соотношение между звеньями механизма привода;

- обосновать рациональные значения показателя кинематического режима работы копателя;

- аналитически и экспериментально определить силы сопротивления почвы, действующие на рабочий орган;

- определить агротехнические показатели копателя с рациональными параметрами;.

- определить экономическую эффективность применения копателя с рабочими органами, имеющими рациональные параметры.

Во второй главе приводятся теоретические исследования копателя с активными рабочими органами для .основной обработт ки почвы в теплицах.

• Рабочий пррцесс четырехзвенного механизма копателя, одно из которых является кривошипом, возможен .только при опре-

деленном, соотношении длин звеньев. Если звено кривошии. а звено Ьд -коромысло, то угол 9! (рис.1) может принимать все-•• возможные' значения' в. пределах 0<.ц1<2Л.

■■■ '* Согласно теореме Грасгофа, звено является кривошипом

в четырехзвенном механизме, если оно наименьшее из всех звеньев и если сумма длин наибольшего и наименьшего из звеньев меньше суммы двух других звеньев. С учетом угла установки рабочего органа к горизонту (70...80°). длина кривошипа не. должна превышать 230 мм (большая длина приведет к повреждениям коммуникаций подпочвенного обогрева), но она должна быть, не меньше 200 мм, так как меньшая длина не обеспечит вскапывания на полную Рус.1. Структурная • схема. глубину обработки (35

.'," Механизма'копателя .• ' см).

; Исходя, из'агротехнических.требований на обработку почвы в тбплицах,- углоеая скорость рабочего органа и^Иб.бВ с"1, а скорость'передвижения-.агрегата у=0,53 м/с.

'. • ¡Проведено кинематическое исследование четырехзвенного , механизма копателя' аналитическим- методом, с применением ПЭВМ. Программа расчета .выполнена'на языке Бейсик, получившем широкое распространение ..'В'инженерных расчетах.

I Определены, координаты .'абсолютного перемещения лезвия ножа' копателя.' ;'..'.■.••.'.<".'

Ум = ЦБШф, + (Ь2+ЬБ)31Нф2 , (2)

где ф!= (0,1,, а угол ф2 при ЗШф2 > О

ф2 = АНССОБ( ( Ь3СОЗф3 - ь/ СОЗф!) /Ъг). (3)

при 31Кф2 <0

ф2= 2% - ( Ь4 + ЬзБШфз - БШф^/Ьг. (4) где угол ф3 = ф5 - ф4 (5)

Для определения ф5 вычислим длину вектора

Ь5 к /( ^СОБ^)8 + ( Ь^Шф!-^)2 - (6)

Тогда угол ф5 определяем по формулам: при 31Нф5 >0

ф5 = АЕСС03((Ь1С0Бф1)/Ь5), (7)

при ЭШф5 < О

ф5 = 23С - АЕССОЗиЦ СОБф! )/Ь5 ) (8)

Ввиду того, что угол ф4 изменяется в пределах 0<ф4<я, его значения определяем по формуле :

ф4 = АИССОБ ((Ь5г+Ь3г-Ьгг) / (2 Ь5 Ь3)) (9)

Зная углы ф4 и ф5, можно определить угол ф3. Во избежание смятия почвы тыльной стороной рабочего органа горизонтальная составляющая абсолютной скорости лезвия должна быть больше или равна нулю на всем участке отрезания пласта

уМх= -Ь^БШф! - (Ь2+Ь6)ш2ЗШф2 - V . (10)

при этом

уму= Ь^СОБф, + (Ь2+Ь6)и)2С03ф2, (11) .

где: и)2=-Ь1и)131И(ф, -ф3 )/Ь2Б1К (ф2-ф3) (12)

Составляющие абсолютного ускорения по горизонтали и вертикали:

амх =-Ь10),2СОБф1 - (Ь2+Ь6) Е2ЗШф2 - (Ь2+Ь6)ш22СОБф2 , (13) аНу =-Ь1ш1231Иф1 + (Ь2+Ьб) ЕгС03ф2 - (Ь2 + Ь6)а)22ЗШф2 , (14) .где: е2» (Ьза)з2-11(1))2С03(ф1.фз)-Ь2(й2гС03(ф2-Фз))/ /1231Н(ф2.ф3) ' (15) '

Проведен кинетостатический расчет механизма копателя, который сводится к определению величин, направлений, и точек приложения сил инерции звеньев механизма, сил реакции в кинематических парах и уравновешивающего момента, приложенного к начальному, звену.

При решении задач динамики использовался принцип Далам-

бера,V

. /''Элементарные силы инерции звена приводились к силе инерции=-т1ае! и инерционному моменту М1'=-£1Лс1,' где • ¿а г ускорение центра тяжести звена, м/с2; ' г ~ угловое ускорение.с"2; г'Лс1' ~ момеНт инерции звена относительно центра тяжести, кг м¿;

:-:•m1- масса звена, кг.

' >/ - - А <0

• Рис: 2. .. Схема механизма и много- Рис.3. Изменение'реакций в опор; угольник сил для определения в зависимости от угла поворо'

• реакций в .опорах кривошипа

Предварительно определив массу . ускорение центра тяжести; "угловые ускорения звеньев, а также моменты инерции относительно' центра тяжести, провели силовое исследование механизма^/ Найденные силы нанесли на схему механизма и произвели расчет с крайней двухповодковой группы (рис.2).

• Рассмотрев условие, равновесия, звена 1г относительно точки'С,.."получили , ■

■ I Мс л =р\кг ^Ьг+М2 +СгЬ8-Рг-РЬ=0, Яг^'

(16)

■ Из:; условий -равновесия звена Ь3 получили

X Мсз^.^зТ.Ьз+Мз+СзЬв-РзПз-О , И«*- —-:-(17)

Ь

з

Уравнение сил для всей группы позволило построить многоугольник сил

К43п +К4з'С->- + + Рз+ Рг +Р +Яг1'С+ ^21" = О (18) и найти реакции {^з",!^11. а зная их,- определить

з=К4з"^+^4зп ■ Кг 1 1/*Г+Кг 1п (19)

Рассматрев равновесие звена Ь3. получили

Й4з + Рз + Р = 0 (20)

Построив многоугольник сил^ • определяем реакции в сочленении С (рис.2).

Для ведущего звена уравновешивающая сила Рур=-Р2|. Из условий равновесия кривошипа определили уравновешивающий момент Мур=Рур

На рис.3 представлены графики изменения реакций в опорах в зависимости от изменения угла поворота кривошипа.

Установлено, что показатель кинематического режима в процессе выполнения одного рабочего цикла изменяется от 1,7 до 7. Определена подача на нож 3=0,2 м и толщина отрезаемого пласта. Установлено, что толщина отрезаемого пласта изменяется от 0 до 0.15 м.

С учетом ударного взаимодействия двух тел - рабочего органа и почвы - определена минимальная скорость соударения, необходимая для разрушения почвенных комков.

Для определения момента отрыва пласта.от рабочего органа рассмотрены силы, действующие на элемент пласта. На пласт действуют (рис.4): сила тяжести С=т§ , центробежная сила инерции Гц= тго)2, направленная по мнимому радиусу г в противоположную сторону ' от центра вращения, нормальная реакция поверхности ножа N , сила трения ГТР =. Ш, сила Кориолиса 2туш. направленная по касательной к траектории движения в противоположную сторону от вращения.

Сила тяжести направлена вниз и может быть разложена на состовляющие: п^СОБ^ . расположенную вдоль 'рабочего органа и п®31и<р2 , перпендикулярную рабочему органу. Аналогично раскладываем на составляющие центробежную силу инерции Рц.

Угол наклона мнимого радиуса к оси X можно определить

. 'как <р7 = 180° +' ф2 - ,Ф1 '■■•■.■•'.':.■■Тогда':.>- ;используя теорему косинусов, определяем мнимый' радиус г7\. ••'

У

(1 / /

11

л г>у

Рсдг. " г 1 Hi

1 J=B.i

тГ,<о,

/ mg ^nifyojcosfa-Pi) м м м л'

Рис, 4, Схема для .' определения момента .. отрыва пласта 6т. рабочего органа.копателя .

'Рис.5. Графики изменения сил Рсдв и РУВЛ в зависимое от угла поворота кривошипа ц Ш=4 кг.

Г7 =. /2+ (Ц+1,6) г-2ц' (Ь2+ь6) С05<Р7

; • -Зная'радиус1, ."'' определили угловую скорость вращения мнимого .ра^уса:^ (07=Ь1(1)1Б1Щф1'-ф2)/(г7ЗШ(97-«рг)).

Из; рис. 4. видно., что сила, сдвигающая пласт с рабочего органа. '..'■..'

,РСЛВ '= -гаГ(еСОЭф^'. + г7'ш72С03(ф7-ф2)) . (21)

где: щ-.касса пласта;

• ■ :л.в- ускорение свободного падения ;

..Г--коэффициент трения почвы по стали. ' Сила, увлекающая, пласт во вращение : РУвл = ш(ЬтгГ7$1Мф2 - 'вЗ'Шфг + 2ш7гг7) (22)

• - Условием-отрыва.пласта от рабочего органа будет Рувл >

>рсдв• ':: .;.-•.:'•.; '' '

.Из'рис.:5 видно; что при повороте кривошипа на 12...20°

после отрезания пласта происходит отрыв сначала нижней, а потом и верхней .точек пласта.

Мощность, необходимая для работы копателя

N - МРЕЗ + N0« " Ппод + НПЕР + ИТР , (23) где:. НРЕЗ . мощность, необходимая для отрезания пласта; М0ТБ - мощность, необходимая для отбрасывания пласта; ипод -мощность, необходимая для преодоления сопротивлений почвы; ^пер ~ мощность, необходимая для передвижения агрегата; потери мощности в передаточных механизмах копателя.

Мощность, необходимую для отрезания почвенного пласта определили, зная силу, необходимую для резания, и скорость лезвия ножа:

Крез = Ррез и , (24)

где: РРЕЗ - сопротивление резанию, Н;

Процесс отделения почвенного пласта ( по аналогии с лемешными плугами) можно рассматривать как отрезание пласта переменной толщины.

Тогда РРЕЗ = кР 5 Ь , (25)

где: к'р- коэффициент пропорциональности, условно называемый удельным сопротивлением резанию, Па; 5 - толщина отрезаемого пласта,' м; Ь - ширина отрезаемого пласта, м.

Мощность, необходимую для отбрасывания почвенного пласта, определим как:

Иотб = Ротб и , (26)

где: и - абсолютная скорость лезвия ножа,м/с.

Сопротивление отбрасыванию почвенного пласта можно определить по формуле:

Ротб = Ь Ь и2 к0ТБ р / 2 g , (27)

где: Ь - глубина обработки почвы, м; Ь - ширина отрезаемого пласта, м; котв ~ коэффициент отбрасывания почвы; р - объемный вес почвы, Н/м3 ; ё - ускорение свободного падения, м/с2. Мощность, неодходимая для преодоления сопротивления почвы:

Ипод - ~Р*'У ' (28)

Потери мощнбсти на передвижение машины

N

ПЕР

(д СТР + И - Р2

)) V.

(29)

где: /г- коэффициент перекатывания колес трактора;

СТР - вес. трактора (" Универсал-445"- 17100 Н);' •, ...Г V; коэффициент трения почвы по стали ( копатель оборудован передвижными лыжами) ;

Си\- вес копателя ( 5000 Н );

Рг\~ вертикальная составляющая силы сопротивления почвы, Н-. •".'•■'•■■.

Потери мощности в передачах агрегата составят ■ 'Аг= аЧоНИрЕз + Моте + ИПОд )• (30)

где:, ^о — 1кп £кон ^цп - т-е- общий КПД, равный произведению' .'КПД карданной передачи, конической передачи и цепной передачи,■• Зависимости составляющих мощности, необходимой для работы копателя, от угла поворота представлены на рис.6.

Для определения рациональных параметров'рабочего органа копателя применялся-метод минимизации функции с ограничениями Фиакко И Маккормика (рис.7), который .позволил установить, что при;' размерах звеньев копателя: 1^=200 мм, Ь2=600 мм, ь3-44р;мм, Ц=730 мм мощность будет минимальной ( при задан-

-5000 \ 180

■■: 60 0 '60 гРад 180 >,—

В качестве новой тош взяты-х^

' Рис.б.:/;Зайисимости составляющих мощности';'.'необходимой для работы копателя., .от. угла.поворота криво-пипа-ф! . • ' : -•. "

Рис.7. Блок-схема к определению минимальной потребной мощности, необходимой для работы копателя

- и -

ной глубине обработки- почвы Ь=30 см, подаче на нож 2 м. скорости агрегата у=0.53 м/с, угловой скорости а)!=16.68 с"1).

В третьей главе разработана программа и методика исследований рабочего органа копателя, приведены объекты и средства, применявшиеся при исследованиях, методика проведения эне^гооценки, блок-схема алгоритма оптимизации.

Программа экспериментов включала проведение лабораторных исследований и испытаний рабочих органов копателей в теплицах.

Необходимость проведения лабораторных экспериментов была вызвана тем, что в ходе выполнения исследований в почвенном канале можно было более детально установить взаимосвязь между отдельными показателями и конструкцией рабочего органа, что в условиях теплиц сделать практически невозможно.

С целью выявления зависимостей выходного параметра -момента сопротивления на валу рабочего органа - от объемного веса и влажности почвы, угла установки рабочего органа к поверхности почвы применялось планирование эксперимента по полной факторной модели 23.

Однако, в результате проведенных экспериментов, было установлено наличие смешанного эффекта между переменными, что указывает на нелинейность модели. Поэтому, используя данные, полученные по модели 23, было проведено рототабель-ное планирование, позволяющее получить уравнение регрессии в виде полного квадратного уравнения:

У = Ь0 +1|1Ь1Х1 +1|1Ь13Х1Ха +1|1Ь13Х1г' (31)

Обработка результатов экспериментов проводилась в соответствии с принятой методикой статистической обработки.

С целью выявления зависимостей выходного параметра от переменных факторов использовалось (также, как и при лабораторных исследованиях) рототабельное планирование эксперимента. Переменными факторами являлись: твердость почвы, скорость агрегата, глубина обработки. Выходной параметр - момент сопротивления на валу рабочего органа..

В четвертой главе представлены результаты анализа тео- . ретических и ¡экспериментальных исследований проведения сравнительной кгротехнической. энергетической и экономичес-

кой. оценок работы копателей.-

Установлено,; что -размеры звеньев копателя, а также показатель кинематического, режима существенно влияют на агротехнические и энергетические/показатели работы копателя.

Так, размер "кривошипа ■ ^ в основном влияет на глубину обработки почвы (рис. 8.' 1).'/ При 1^=200 мм глубина обработки почвы .составляет 24"см, ■•' .а при 1^=240 мм глубина обработки составляет;26 см.Размер Ь3 (рис.8.2) влияет на угол уста-

т-— „5=100 ц=440

N Ж"

— "7771 ц-Ч и \ ,

N Л

4 х •) Г

194,- — <а '7!Т .... ш я

Хн ■

Рис.8.^Траектории движения лезвия ножа при различных размерах'звеньев копателя: 1' - 1^=200, 220 и 240 мм; 2 -Ь3 =400,"440 М '480'мм.. •

новкИ.рабочего органа к горизонту. При Ь3=400 мм этот угол . составляет 70' градусов и глубина обработки недостаточна, а при 1,3-48р мм угол составляет 80 градусов.

Размеры звеньев Ьг и также нельзя выбирать произвольно-',.;. '.так.как,- с одной стороны, существует условие работоспособности четырехзвенного механизма копателя, а, с другой стороны, глубина обработки почвы не должна превышать 35 см: /.• '.',' '. . ' .'.'

Проведенные'исследования •рабочего органа копателя в ■почвенном' канале .показали (рис.9.1), что при относительной влажности почвы 40% (при плотности почвы 0,8 г/см3), с увеличением., угла установки рабочего органа с 70-до 80° к гори-

зонту, момент сопротивления на валу рабочего органа резко увеличивается по прямолинейной зависимости с 110 до 310 Нм.

Двумерные сечения, проведенные к поверхности отклика (рис.9.2), свидетельствуют о том. что минимальным момент сопротивления (при плотности 0,8 г/см3) будет при относительной влажности почвы 44...48% и составит 144 Нм.

м

1.

2.

Рис.9. Поверхности отклика (1) и двумерные сечения (2), характеризующие энергоемкость процесса обработки почвы при

р=0,8 Г/СМ3

Представленные на рис.10.1. результаты исследований рабочего органа в теплицах показывают, что с увеличением скорости с 0,16 м/с до 0,92 м/с при глубине обработки Ь=18 см и

300

1 Ни 228 М »

11В

1.

2.

Рис.10. Поверхности отклика (1) и двумерные сечения (2), характеризующие энергоемкость процесса обработки почвы ч* • при Н=0,8 мПа

/ твёрдости почвы Н=0,8 мПа момент сопротивления увеличивается .'по' параболической зависимости с 260 до 280 Нм. При глубине : обработки почвы 34 см, момент сопротивления с увеличением •..рабочей 'скорости агрегата изменяется незначительно. Рацио-• нальнопр'и такой твердости проводить обработку почвы при . скорости .уагр=0,53 м/с (рис.10.2).

••' Расчёт экономического эффекта показал, что за срок использования копателя он составит 602448 руб/га (в ценах на 1.05.1995 г.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

■; • •1.. Для круглогодичного обеспечения населения овощами , . .'нербходимо' совершенствовать технологию обработки почвы в' теплицах и технические средства для ее осуществления. В теплицах, наиболее перспективными для основной обработки почвы. •' являются-копатели с активными рабочими органами, осуществля-

■ ющие; рабочий процесс без принудительного оборота пласта, ■энергоемкость рабочего процесса этих копателей на 10...17%,

•' а металлоемкость их конструкций на 20...23 % ниже, чем се. рийнух машин.

• •.■. ;• 2.- Разработанная математическая модель позволила определить влияние. конструктивных и "кинематических параметров

' рабочего органа копателя на энергозатраты при основной обра-

■ ботке.почвы, . а также рациональные размеры звеньев механизма ... рабочего органа копателя: 1^=200 мм. Ь2=600 мм, Ь3=440 мм,

• Ь4=730 мм^ Проведенный анализ показал, что потребная мощ-. 'носить для работы копателя составляет 10... 12 кВт, что на ; :1.5.'.';-': 1? % меньше, чем у серийного копателя КР-1,5.

3. В- результате проведения теоретических и эксперимен-'-,'■ тальных-.исследований, установлено, что показатель кинемати-'. - лесного режима в течение цикла рабочего органа изменяется от "".1';7 ,др'7-.' :'Лри скорости агрегата выше 0,53 м/с' и угловой скорости' рабочего .органа ниже 16,7 с"1 наблюдается повышение ■ ■ энергозатрат .за счет смятия почвы тыльной стороной лопаты. '•• '.>У;ч;; В' -.результате -проведенных лабораторных исследований получена.зависимость момента сопротивления, возникающего на ..• валу-рабруего.органа копателя М, от угла установки рабочего

органа ßi плотности -р и влажности почвы W. адекватно описывающая рабочий процесс:

М.=-5898+1605p+94W+68,94ß-3. 04рг-4, 35pW-16,5pß+0, 87Wß

С увеличением угла установки рабочего органа к горизонту с 70 до 80 градусов момент сопротивления на валу рабочего органа ( при плотности почвы 0,8 г/см3 и относительной влажности 40 %)' увеличивается с 70 до 230 Нм. При увеличении плотности почвы от 0,8 до 1,4 г/см3 момент сопротивления увеличивается по прямолинейной зависимости. Причем, более интенсивно он возрастает при установке рабочего органа под углом 70 градусов (на 228 %). чем при углах установки 75 и 80 градусов ( на 61% и 23% соответственно). При относительной влажности почвы 48...56 % целесообразнее устанавливать рабочий орган под углом 70...72 градуса.

5. В результате проведенных экспериментальных исследований "получена зависимость момента сопротивления М. возникающего на валу рабочего органа, от скорости агрегата v, твердости Н и глубины обработки почвы h, адекватно описывающая процесс взаимодействия рабочего органа с почвой:

М = - 201 + 87vz - 0.92hz + 9, llhH + 35h + 151H

С увеличением скорости агрегата с 0,16 до 0,9 м/с момент сопротивления на валу рабочего органа увеличивается с 240 до 270 Нм. Рационнальная скорость агрегата ( при твердости почвы 0,4. мПа ) 0,53 м/с. С увеличением глубины обработки почвы с 18 см до 23 см наблюдается небольшое увеличение момента сопротивления (на 1%), а затем с увеличением •глубины обработки до 34 см, наблюдается снижение момента сопротивления на 55 % (до 115 Нм). Это объясняется тем, что плечо силы сопротивления резко уменьшается. С увеличением твердости почвы с 0,'4 до 0,8 мПа наблюдается увеличение момента на 11,5 %.'

6. Оптимизация параметров рабочего органа копателя и выбор рационального режима работы позволили снизить затраты на горюче-смазочные материалы на 23 %.

Экономический эффект за срок использования составит 602448 руб/га (в ценах на 1.05.1995 г.).

- ■■/■.■-/.."' ' " ' ' ' " 16 " ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1.' Киселев; С.Н:'.; Сакун В. А., Максименко М.М. и др.Кине-■матическое'исследование четырехзвенного механизма копателя РОЛТ-1,4 с использованием мини-ЭВМ.//Отчет о научно-иследо-вательской работе; N Гос. регистрации 01860053204.-М.:МИИСП. 1937:-С.50-60.

2. .Киселев С,-Н. . К определению оптимальных размеров рабочего органа четырехзвенного копателя для теплиц. // Сельскохозяйственны?.'-машины и орудия для интенсивных технологий: Сб. 'науч. .тр... -МЛ. МИИСП, 1990,- С. 42-46.

3. Киселев С. Н.'., Кузенков В.А. Определение сил, действующих на-пласт почвы.//Технические средства для интенсивных .технологий с'. -х. производства:' Сб. науч. тр. -М.: МИИСП, 1991. -с. 22-27% . .:'■.'- V ;.

'4:' Киселев ТЗ.'Н; . Определение сил сопротивления почвы и . потребной мощности.при работе ротационного рабочего органа копателя.//Технические : средства для интенсивных технологий' с.-х производства: Сб.' .науч.тр. -М.: МИИСП.1992.- С.50-54.

5.: А. с:- 1787339 1СССР)'. Копатель / Московский институт инженеров' с.-х.. производства' им. В. П.Горячкина; авт. изобрет. С.Н.Киселев.Н. Н.,Родионов:-. Заявл. 14.01. 91,N 4921394/30-15; Опуб.т. 15.01. 93'. Б. И! N2, •.'. ■

6. ..Киселей .С.'Н. ,-:К-определению энергетических показателей копателей///Техничёскиё средства для интенсивных технологи^, с, -х.производства::Сб: науч. тр. -М.: МИИСП, 1994. -С. 33-37.

I . -■••-. .... •

. ;" „' ; . МАТЕРИАЛЫ РАБОТЫ ДОКЛАДЫВАЛИСЬ:

'На научно-технических- конференциях Московского института- инженеров■■''сельскохозяйственного производства имени В. П..Горячкина (1987 .'.. 1993 гг.) и на научно-технических конференциях Московского -государственного агроинженерного университета имени -В. П. Горячкина ( !1994... 1995 гг.).