автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров роторного рабочего органа пассивного привода для поверхностного послепожнивного рыхления почвы

Г Б ОД

ХАРЬКОВСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

1ИГАН СЕРГЕИ ВЛАДИМИРОВИЧ

УДК 651. 313. 72

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РОТОРНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ПАССИВНОГО ПРИВОДА ДЛЯ ПОГЕРХНОСТНОГО ПОСЛЕПСОТИШОГО РЫХЛЕНИЯ ПОЧВЫ

Специальность 05.20.01 - неханизатая сельскохозяйственного производства

• АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических нате

Харьков, 1995 г.

Работа выполнена в • Харьковской государственном технически университете сельского хозяйства (ХГТУСХ). в Украинском науч но-исследовательскон институт? сельскохозяйственного1" чашшострое ния (УкрНИИСХОН) и в Таврической государственной агротенническо академии (ТГАТА).

научный руководитель - кандидат технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

1. член-корреспоняент уаан. доктор технических наук,

профессор Клвнарев артур Сергеевич г. кандидат технических наук.

доцент Падекко Владимир Филимонович

Ведущая организация - Южный Филиал ИМЭСХ УААН

на заседании специализированного совета КОЛ.20,С2 при Харьков! ког государственной техническом университете сельского хозяист: по адресу; зюоте." г. Харьков - 78. ул. Артема. 41, .хгтусх.

с диссертацией можно ознакомиться в библиотеке харьковско: государственного технического университета сельского хозяйства.

Евсюков Тихон Павлович

(п. г. т. лкиновка Запорожской обл. >

защита состоится "6

Автореферат

года,

Ученный секретарь спедиалигированного совета, д. т. н.. ПРОФ.

общая характеристика работы

актуальность теш. в системе основной обработки почвы важная роль принадлежит пожнивному рыхлению которое должно обеспечить залелку семян сорняков и спровоцировать их всходы, создать мульчирующий слой из корне-пожнивных остатков и почвы без образования глыб и ее пылеобразной структуры, создание такого Мульчирующего слоя обеспечивает также максимальное сохранение почвенной влаги и придает почве вротиводиФляционные и противозрозиоиные свойства,

В настоящее время послепожнивная обработка почвы проводится дисковыми лущильниками которые, как показывают исследования многих авторов, выполняют свою функцию только при оптимальной влажности почвы, что маловероятно в уборочный период в Степкой зоне Украины, в практике в большинстве случаев из-за тяжелых почвенных условия (малая-влажность и болызая твердость ,почи> пожнивная обработка почвы осуществляется дисковыми боронами, что приводит к образованию глыб с соответствующим отрицательными последствиями. Исследованиями рядом авторов применение дисковых лгаильников и борон в подобных условиях не рекомендуется, как необеспечивающих требования агротехники. •' ■ "

недостатки орудия с дисковыми рабочими органами известны давно, однако их отрицательный эффект проявляется интенсивнее при почвозащитной системе земледелия и применение их на первой после-пожнивной обработке почвы вызвано лишь отсутствием более современных мааин-орудий.

Таким образом, актуальным вопросом является создание таких рабочих органов которые выполняли бы гарантированное поверхностное рыхление почвы при самых неблагоприятных условиях, обеспечи-. вая создание мульчи из корне-пожцрвных остатков или оставленной солоны без образования глыб и излишнего распыления почвы. Наличие роторных рабочих органов с активным приводом в некоторой степени позволяет вести.поверхностное рыхление почвы, однако, они не обеспечивают агротехнические требования по сохранению стерневых пожнивных остатков и распылению почвы.

В связи с этан, одним из перспективных направлений создания новых средств механизации для почвозащитной системы земледелия является создание принципиально новых пассивных роторных рабочих органов, максимально использующих эффект резания со скольжениен и

обеспечивающих образование мульчирующего слоя в соответствии с агротехническими требованиями.

Таким образом, обоснование оптимальных параметров- роторного рабочего органа пассивного привода для пожнивной поверхностной обработки почвы приобретает особу» актуальность, что решается в настоящей работе.

цель работы, целью .диссертационной работы является исследование и создание роторного рабочего органа пассивного привода с оптимальными параметрами для поверхностной обработки почвы в пожнивной период, обеспечивающего' агротехнические требования при •почвозащитной системы земледелия.

ОБЪЕКТ ИСС/1ЕДОВАНИИ. Объектом исследований является технологический процесс пожнивной обработки почвы, роторный рабочий орган пассивного привода и установление взаимосвязи между его кон-\структивными и технологическими параметрами.

методы ИССЛЕДОВАНИИ. При проведении исследований использовались элементы прикладной теории механики сплошных сред, методы математического планирования экспериментальных исследований й статистики,! тензометрирования. стандартных и частных методик ла-бораторг-о-полевых исследований. Расчеты и обработка результатов экспериментальных исследований проводилась на пэвм типа ЕС-1840.

ibm pc/at.

научная новизна. .научной новизной диссертационной работы являются /следующие положения, которые выносятся на защиту:

,- разработка математических зависимостей отражающих функциональную взаимЬсвязь между технологическими и конструктивными параметрами роторного рабочего органа пассивного привода;

- установление корреляционной связи- между параметрами зоны (площади) скалывания (рыхления) почвы и параметрами роторного рабочего органа; ••

- разработка роторного рабочего органа ' пассивного привода для рыхлителя'Почвы ta. с. т551бб и triei7956).

практическая ценность, практической ценностью работы является обоснование н разработка рабочего органа роторного типа пассивного привода, обеспечивающего рыхление поверхностного слоя почвы и изнельчение корне-пожнивных остатков.

апроеация РАБОТЫ, основные положения диссертационной работы докладывались на научно-методических конференциях ХйКЭСХа (ныне

s

ХГТУСХ) и НИИСХа (ныне ТГАТА, г. Мелитополь), на всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы земледельческой механики" в 1989 году (г. Мелитополь. МИМСХ) и на научно-технических советах УкрНИКСХОМа (г.Харьков).

тема исследовании была составной частью научно-исследовательской работы тгата (г.келитополь) л. д. (f 2. эг/318 (1Т-Х93).

публикация результатов исследований. Основные положения диссертационной работа изложены в шести, печатных работах, в том числе в двух авторских свидетельствах на изобретение по данной теме.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ. Результаты'исследований реализованы при разработке ТГАТА (г. Нелитополь) рыхлителя почвы, изготовленного на калиновском ремонтно-механяческом заводе Винницкой области и производственном использовании опытного образиа в условиях хозяйства.

объем диссертации, диссертация изложена на 165 страницах на-пинописного текста, содержит so таблиц. 17 рисунков. Текстовая часть состоит из введения, пята глав, выводов и предложений. Список литературы включает 98 наименований, в том-числе 8 иностранных авторов, вспомогательный материал диссертации представлен в приложении на 14 листах,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ во введении обосновывается сктуальяость тени, цель исследований. излагается научная новизна и.практическая ценность работы, а также сформулированы основные положения, выносимые .ча защиту.

в первой главе "состояние вопроса и задачи исследования" рассмотрены тенденции развития технологий и приемов механической обработки почвы в системе земледелия, отмечено, что на качество обработки почвы влияют te Физико-механические свойства (влажность. твердо£ть. плотность, удельное оолротивление и др.). которые находятся в определенной взаимосвязи между собой. Установлено, что поверхностное'вослепожнивное рыхления почвы является важной технологической операцией, обеспечивающей эффективную борьбу с сорной растительностью, накопление и сохранечше влаги, создание мульчдауюяего слоя и придание почве защитных протоводифлядионных а противозрозионних свойств, что в конечном- счете способствует улучшению плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Дан анализ работ по исследованию поверхностного.

рнхления почвы в системе основной ее обработки и обзор конструкций существующих рабочих органов маяшн-орудии применяемых для этой мели.

С учетом изложенного установлено, что существует большое разнообразие рабочих органов для поверхностной обработки почвы, как активного привода так и пассивного, однако, лет машин-орудий, обеспечивающих качественное выполнение первой пожнивной обработки почвы (лущение стерни) особенно при повышенной плотности ее в засушливые периоды.

Обзор состояния вопроса йозволил сформулировать следующие задачи исследований:

1. теоретически обосновать параметры роторного рабочего органа пассивного Привода и провести исследования влияния конструктивных параметров, условий и режимов работы рабочих органов на их качественные показатели при пожнивной обработке почвы.

2. Провести сравнительную оценку качественных показателей существующих малшч-орудии на первой послепожнивной обработке почвы.

3. Разработать конструкцию роторного рабочего органа и предложения по эффективному его использованию при создании рыхлителя доя поверхностной послепожнивной обработки почвы в условиях степной и лесостепной зон Украины.

4. провести экслериментальные исследования и определить вли-яни- основных параметров роторного рабочего органа на качественные и энергетические показатели при послепожнивной обработке почвы. ' ' '

5. Установить агротехнические и технико-экономические показатели работы рыхлителя с роторными рабочими органами пассивного привода на послепожнивной обработке почвы.

Во второй главе "Теоретические исследования и обоснование оптинальных параметров рабочего органа пассивного привода для послепожнивной обработки почвы" приводятся результаты теоретических исследований по обоснованию оптимальных параметров предлагаемого роторного рабочего органа пассивного привода и влияния их на агротехнически** и энергетические показатели.

обоснование кинематических параметров роторного рабочего органа. Установлено, что характер деформации и перемещения почвы, резание корне-пожиивных и растительных остатков под воздействием

т

ножей ротора зависят от целого ряда параметров, а именно: радиуса ротора (К), угла установки его в горизонтальной плоскости (т.е. угла атаки -«£). углового смешения ножей дисков относительно друг друга < 9 )., расстояния между дисками, ножен по оси ротора (£"), скорости поступательного движения 1 V ), а также свойств почвы. Перечисленные параметры роторного рабочего органа строго взаимосвязаны и зависят также от глубины обработки почвы, рис. 1.

Нами также установлено, что для выполнения технологического • процесса с требуемый качеством необходимо определенное расположение ножей роторного рабочего органа относительно друг друга (1,2, з и т.д., рис. 2) с учетон взаимосвязи радиуса ротора, глубины рыхления и угла атаки. . -

Известно, что траектория движения ножа {точка Н, рис.1) в параметрической Форме представляет собой "обыкновенную" циклоиду.

При движении ножа по циклоиде "полезная" работа его выполняется по длина'отрезка к,к при вращательной движений ротора и К1, К-" при его поступательном движении.

для того, чтобы ножи ротора совершали .сплоанов резание поверхности почвы необходимо соблюдение условия: точка выхода первого ножа первого диска (1) должна совпадать с точкой входа первого ножа второго диска (2) (точка к',): точка выхода второго ножа первого диска - с точкой входа второго иожа второго диска и т. д., рис.1, однако, с учетом перекрытия точка к, должна находиться на глубине && .

для обеспечения этих условий с учетон преобразованний параметрических уравнений циклоиды нами- установлена функциональная взаимосвязь между радиусом ротора (К), глубиной рыхления (И), углом атаки (Х\. угловым смешением ножей дисков относительно друг друга (У*) и расстоянием между дисками ножей по оси ротора ( Е ): ' е = г\еХ I гв ¥ ( I? »-н ) ♦ ]/н ( гк - н >' 1. для облегчения подбора значений параметров к. н,£. Р и Е разработана соответствуюлая нокограмна.

Зависимость степенн рыхления почвы от основных параметров ротора и рабочих-органов (радиуса и угла атаки). Степень рыхления почвы роторным рабочим органом, плоскость вращения которого расположена под углом Л к направлению движения,* представляется- "отношением суммарного объема взрыхленной почвы за один оборот ножей ротора к объему почвы, которую ножет взрыхлить 1 заторможен-

Рис. 2. . Сгема установки ножей па оси ротора

яш ротор при установке его параллельно направлению движения. Исходя из этого была получена математическая зависимость степени рыхления почва г 1 ) роторным рабочим органом от радиуса ротора (К), угла атаки (•£), угла трения (Уте), толщины ножа (д.?). глубины рыхления (Н) и угла скалывания почвы (в)\

Я ~ и

где- 1'= агссоз —

3 ¿СОЗ Ртл ■ -лЗ+АнЬв

( 1 >

те.

Полученное уравнение позволяет определить соответствующие параметры роторного рабочего органа в зависимости от требуемой степени рыяления почвы.

В результате теоретических исследований на основании уравнения ( i > установлен оптимальна угол атаки роторного рабочего органа при которой значение степени рыхления почвы наксимельное. На рис. з в качестве примера приведен график степени рыхления в зависимости от угла атаки («£") и радиуса роторного рабочего ор-.гана при максимальной глубине рыхления 1 о си.

0,8

о, е

0.4

о.г

30 35 40 45 50 .

Рис. 3. Зависимость степени рыхления почвы (% )

от угла атаки роторного рабочего органа

(X ) и радиуса ( к )

град.

Зависимость тягового сопротивления ножа от резания почвы со скольдениен. С учетом теории резания, предложенной академиком В. А. Яелиговским. рассматривая действие сил при резании почвы лезвием рабочего органа со скольжением, рис. ч. получена ' зависимость тягового сопротивления резани» (при продольном перемещении ножа! в следушем виде: •

Р'- Н • д8 « Г,..-» созгУ„,П ♦ -/-^<>1 ( 2 )

где н - глубина рыхления,' ¿ г - толщина лезвия ножа;

- угол трения лезвия ножа о почву; ■ у ■ угол наклона лезвия ножа к направлению движения.

й

Рис. ч. направление сил при резании почвы ножом со скольжением

В полученной зависимости (г> знь .гние напряжения смятия почвы (К^д*) определяется:

Е » Ьт«*1 ( з )

где Е - обьенный коэффициент смятия;

Объемный коэффициент смятия Е в свою очередь определяется по выражению: _

Е з . ( 4 )

(Ьп ' Лпги\*

гдо ft^m - наксинальное усилие сопротивления почвы при погружении плунжера определяемое твердомером; Su г площадь плунжера твердомера;

- длина почвенного слоя, определяемая глубиной погружения плунжера твердонера. ' таким образом, полученные зависимости < г >, ( 3 ) и ( ) позволяют теоретически! определить сопротивление nosa ори резашш почвы со сколькенкен. для чего достаточно при помощи твердомера определить значения Е и h^.

На основании исследования графических зависимостей, построенных по уравнению (2), установлен оптимальный угол наклона лезвия ножа к направлению движения (пгн продольном перемещении ножа) при котором тяговое сопротивление реэаш» почвы ножом со скольжением минимальное. Зависимость тягового сопротивленш от глубиш. резания и толщины лезвия ножа инеет прямолинейный характер.

Завискиость вертикальной силы давления, прикладываемой к ножу от угла наклона лезвия ножа и глубины резания. Вгртикальная сила S', рис. 4, является силой давления прикладываемой к nosy, необходимая для его заглубления, которая с учетом угла накяопа лезвия ножа t } ) относительно направления движения определяется: S' К * slti ( -f - -j - fre. ) Величина силы К нокет быть виражепа к 6S

cos{f-j)

ai сила давления s' после преобразований предстовля. гея зависимостью:

HcS

s' : jjjoluclas . к^ cosvr«» i ts(-|"- у) - tb&,l .

где к«*/- коэффициент напряжения снятия почвы.

Таким образом, вертикальная сила давления на нож должна быть определена из условий действия факторов: глубины обработки почвы

к : I&HJaS . К,

( н ) и ее свойств ( капряжениз снятая почвы - к«), параметров ножа (толщина -и S и угол наклона лезвия ножа -} ). а также угла трения (). указанная зависимость позволяет обоснованно выбрать необходимые параметры машины-орудия при ее конструировании,

зависимость силы резания от параметров ножа (угла заострения, ширины и толщины ножа). Усилие резания клиновидным телом при наличии боковых плоскостей, рис. 5 . с учетом теории клина в, п. горячкина выражается следующим уравнением:

Sin I ♦ 7t* COS i ♦ ,T3. , ( 5 ) T,. T, и T, - силы трения, которые соответственно равны Я//. Я¿S и

я,-*-. » 3

а,и Hj - силы нормального давления ка баковые плоскости клина; Нг - сила нормального давления грунта на щеку клина*, S - коэффициент трения грунта о щеку клина;

Рис. 5, схема действия сил при резании почвы ножом ротора

с учетом значений входящих величин в уравнение ( 3 ) усилие резания грунта ножом определяется до зависимости: •

И13

* Щр^-) ■<в >

в полученной зависимости ( б ) значение "удельного. сопротивления грунта деформации к, определяется опытным путем, а значение удельного давления грунта на боковую плоскость ножа К2 опре-

является из уравнения Т которое математически еырэ-

жает закон кулона, однако, при -проведении теоретических исследований в данной работе значение к4 определялось по опытным данным экспериментальных исследований других авторов.

Таким образок. . полученное уравнение позволяет определить влияние параметров ножа при его продольном перемещении на усилие резания и общее тяговое.сопротивление.

Зависимость силы давления, воспринимаемой боковой плоскостью ножа, от углового наклона и его глубины хода в почве, при перемещении ножа в почве и его угловой наклоне на боковую плоскость действуют силы сопротивления грунта. Анализ работ по резанию»почвы различными элементарными профилями позволил обобщить установленные закономерности с учетом Факторов, влияющих на этот процесс, в виде следующей энлирической формулы, которая позволяет определить влияние боковой силы давления на поверхность рабочего органа в функиии его конструктивных параметров и условий работы:

5Г • Т " о*

Р - С « Н' ( 1 + ) « ( 1 - ----)

где с - сопротивляемость почву, которая определяется по шкале сопротивляемости грунтов в зависимости от их влажности: Н - глубина хода ножа в почве; Ъ - ширина горизонтального профиля ножа; - угол наклона ножа, в нашем случае угол между боковой плоскостью'ножа и поверхностью почвы. Анализ Ьостроеннои графической зависимости по полученному уравнению показывает, что при заглублении ножа в почву сила бокового давления возрастает по закону параболы. * а при выглублении ножа эта сила изменяется в сторону уменьшения по иной закономерности т. е. соответствует двум несколько отличающимся Фазам.

зависимость общего .тягового сопротивления ножа роторного рабочего органа от глубины рыхления почвы. Для установления зависимости общего тягового сопротивления ножа роторного рабочего органа от глубины рыхления {который установлен под углон атаки X к направлению движения) учитывались следующие Факторы и действующие силы, возникающие вследствии воздействия внешней среды, рис. 6.: сила резания (К*) при продольном перемещении ножа в почве, которая направлена параллельно оси вращения ротора и находится на

расстоянии 6 от дна борозды: сила давления ) боковой поверхностью ножа, которая расположена в плоскости вращения роторного рабочего органа и вертикальная сила давления <кг>. раЕная весу е. необходимого для заглубления ножа в почву. Указанные силы зависят от следующих основных Факторов, определяемых конструкцией ротор-. ного рабочего органа и условий среды: угла атакь (о£ ), угла наклона лезвия ножа ). угла заострения ножа (¿). угла трею?я (Уп>), коэффициента трения ( £ ). толютш (вУ) и ширины (ё > кожа, радиуса роторного рабочего органа (%), коэффициента напряжения смятия почвы (С,), удельного сопротивления грунта деформации («V). удельного давления грунта на боковую плоскость ножа и сопротивляемости грунта (С ).

Рис. 6, схема направления действующих сил при движении ножа роторного рабочего органа в почве при 'определении его общего тягового сопротивления .

после соответствующих преобразований с учетом указанных Факторов общее тяговое сопротивление ножа представляется зависимостью:

¿к

х

¿•Уи(ги-н)

Полученное уравнение позволяет определить влияние глубины рыхления и свойств почвы на общее тяговое сопротивление ножа роторного рабочего органа, графически зависимость Р^- £ <н) представлена на рис. 7 из которой следует, что с увеличением глубины рыхления с 2 до 10 см общее тяговое сопротивление ножа возрастает с 19 до 350 н. фуюадня Р^* ,/<н)% рассчитана при следующих данных: <£ ='35*: ¿=60*: 6 =»5 ; = ; /--0,1: л£=0.8сн: ¿" = 8.5 сн; Л -21си; и= о, 29 ипа; Кг= 0. оимпа; с * о. гонпа.

300

гоо

100

г. о

4.0

б. о

8.0

10,0

н, см

Рис. т. зависимость общего тягового сопротивления ножа роторного рабочего органа от глубины ■ • • . его рыхления

В третьей главе "Программа л методика экспериментальных исследований" представлены программа экспериментальных исследованы» к изложена методика проведения работ, характеристика макетных и -экспериментального образцов рыхлителей с роторными рабочими органами. оборудования и приспособлений, используемых при лаборатор-но-полевых исследованиях.

программа экспериментальных исследований пг-едусматризала:

- исследование показателей качества поверхностной обработки почвы (глубина рыхления и ээ устойчивость, крещение. измельчение корне-пс-жнивных и растительных остатков) роторными рабочими органами, установленными на макетном образце рыхлителя в сравнении с сегкйно-выпускаемыми малинами.-орудиями (лсг-5. едт-з. о и япл-5-25)-на а'«сл«ясжяивноя обработке почйы:

- определение удельного тягового сопротивления макетного образца рыхлителя с роторными рабочими органами в сравнении с существующими орудиями '.5ДГ-3.0 и ППЛ-5-25) на послепожкнвной обработке почвы;

- определение влияния основных параметров роторных рабочих органов рыхлителя (радиуса и угла атаки роторного рабочего, ор/ана) на процесс рыхления почеы. и измельчение корне-пожнивных остатков;

- установление взаимосвязи параметров режущей части роторного рабочего органа '.ширина ножа, угол наклона ножа в почве) я глубины рыхления на зону '.ялошзды скалывания (рыхления) почвы;

- установление влияния вертикальной нагрузки., прикладываеной к ножу, ка глубину обработки почвы при Разных ■ условиях работы (твердости и влажности почвы); ,

- установление зависимости силы давления.' воспринимаемой боковой поверхностью ножа при его угловом отклонении, от глубины обработки при различных условиях работы «твердости и влажности почвы);

- разработка роторного рабочего органа к фрагменту и экспериментальному образцу рыхлителя почвы рпр-т. о (агрегатируемого с трактором кл. }>:

- определение, основных агротехнических и эксплуатационно-технологических показателей экспериментального рыхлителя с роторнынн рабочими органами на послепожнивной обработке почвы;

- определение экономической эффективности использования исследуемого рыхлителя с роторными рабочими органами на послепож-

ю

кивкс-й обработке почвы.

макетные образцы рыхлителей почвы разрабатывались в навесном варианте с еирикои захвата 1.2 и 2.0 и. а экспериментальный образен рыхлителя - в г.ржэпкеи варианте с ширикои заквата 7.2 м.

е лабораторных условиях почвенного канала исследовались роторные рабочие оргакы. установленные на экспериментальной уста-о

ковке.

3 лабораторно-полевых условиях исследовались роторные рабочие органы, установленные на макетных образцах.

в хозяйственных условиях исследовались роторные рабочие органы в составе экспериментального рыхлителя почвы РПР-7,0.

Показатели качества работы роторных рабочих органов макетного образна захватом 1.2 м исследовались в сравнении с серийно выпускаемыми машинами-орудиями (лдг-5. бдт-з, о и япл-5-25) на пос-лепожнивнои обработке почвы в соответствии с ГОСТом 20915-75 "Методы определения условия испытания" и остом 7а1. £-80 "Программа к методы испытании".

Энергетическая оценка испытываемых машин-орудий на после-пожнибной обработка почвы проводилась по их тягоеону сопротивлению методом тензометриро'вания и динамометрирования.

влияние основных параметров роторных рабочих органов (ради- ' уса и Угла атаки-) на процесс рыхления почвы н измельчение кор-не-пожнивных остатков определялось по общепринятой методике (ост 70-1. 2-80 и ГОСТ 20915-75).

Яри подборе измерительной аппаратуры, "'приборов и инструментов исходили из требований, обеспечивающих установленную точность результатов измерен™, в основном, в пределах до ьг.

Результаты агротехнической и энергетической оценки исследуемых рабочих органов, а также показания твердости и влажности почвы обрабатывались методом математической статистики. пр# зтон определялись .характеристики случайных процессов: иатанатическое ожидание, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации. При исследовании влияния параметров ножа роторного рабочего органа ка зону (площадь) скалывания (рыхления) почвы с целью поиска экстремальных значений параметра оптимизации при минимизации обаего числа опытов, использовался метод планирования эксперимента.. .

■'. Е четвертой главе "Результаты и анализ экспериментальных

исследований" приводятся результаты лабэраторнных и полевки исследовании.

в результате выполнения экспериментов по исследованию показателей работы различных машин-орудия при послепожнивноа - обработке почвы (.1ДГ-5. ППЛ-5-Е5 и БДТ-3,0! в сравнении с экспериментальным образцом рыхлителя нами установлено, что по больэенст-ву показателей качества технологического процесса разработанный экспериментальный роторный рабочий орган имеет преиьудестза.

степень рыхления. почвы «крошение) и измельчение корне-пож-нявных остатков зависят от некоторых параметров роторного рабочего органа, при этом установлено, что наилучшие указанные показатели соответствуют углу атаки 35... 40* при радиусе ротора-200. . . 220 мм.

Исследованием энергетических показателей установлено, что тяговое сопротивление исследуемых мааин-орудия в некоторой степени зависит от скорости движения, в диапазоне скорости движения

в... 9 км/ч удельное тяговое сопротивление машин-орудий составляет

■ ■ о

для леирзного лущильника ППЛ-5-25 - б.69... е. 45 кН/м. для бороны

дисковой тяжелой БДТ-3,0 - 3, 38... 4, 34 кН/к и для экспериментального рыхлителя почеы РПР-7 - 3. 23... 3. 39 кИ/м.

Б результате экспериментальных исследовании по определение влияния паганетров чоха роторного рабочего.органа, угла его пово^ рота в почве и глубины рыхления на зону скалывания почвы (с целью нахождения оптимальных параметров исследуемых Факторов) было получено уравнение регрессии второго порядка, адекватно опнсывашее изучаемый процесс:

Y -- 363,0 ♦ 13. ЗХ>+ 102, 9Xt* 6, 7Х,- 105Х^- б, 2Х*+ 5.4X4X3. оптимизация уравнения показывает, что максимальное значение зоны рыхления (391.7 кв.см» при заданной глубине равная 100 мм достигается при оптимальных значений Факторов; ширине ножа - 86. .. 89 мм и оптимальном угле наклона его в почве - 25,5... 31, 5е,

Исследование глубины рыхления в зависимости от вертикальной нагрузки прикладываемой к ножу и влияния ее на тяговое сопротивление показало, что заглубляемость роторного рабочего органа в почву зависит от величины вертикальной нагрузки, прикладываемой к ножу и от твердости почвы, установлено, что для заглубления одного ножа на глубину юо мм вертикальная нагрузка должна находиться в пределах 8, 5... 11. 5 кН для твёрдости почвы в слое 0... 5 см О. 92

го

...г.- ила и е слое 5... 10 ск 1. £3... г. 05 кпа. также установлено. что глубина обработки и твердость почвы влияют на тяговое сопротивление агрегата, так, при глубине обработки 100 мм тяговое сопротивление, приходящееся на один нож, при продольном его пере-мепенни составляет 110... гю н для твердости почвы в слое о... 5см О, 92. ..1.23 МЯа л в спое 5... Юсм 1.59. ...г, 05 МПа.

" При исследовании зависимости силы давления воспринимаемой боковой поверхностью ноха при его угловом отклонении в функции глубины обработай установлено, что с увеличением глубины обработки от 2 см до Ю см эта сила изменяется от 360 до 5СЮН для твёрдости почеы в слое о... 5 см о. 92. .,1.23 мпа и слое 5... ю см 1,59... 2,05 нпа (при ширине ножа еа мм и угле наклона 20,5е).

Результаты испытаний роторного рабочего органа согласуются с теоретическими исследованиями, а значения основных агротехнических, гкеплуатадионных и энергетических показателей соответствуют агротехническим требованиям и техническим условиям на разработку рыхлителя почеы.

Результаты теоретических ги экспериментальных исследований •роторного рабочего органа использованы ТГЛТА ( в соответствии с , хоздоговором к 2. 52/318 )• при разработке опытных образцов рыхлителя почвы, который успешно прошел заводские испытания.

В пяток главе., "технико-зкономичкекая эффективность применения рыхлителя И1Р-7 с роторными рабочими органами на послепожнив-ной обработке почвы" приведена сравнительная технико-экономическая оиеш.а эффективности использования опытного рыхлителя РПР-7 с роторными рабочими органами на рослепохнивноп обработке почвы. Показатели технико-экономической оценки свидетельствуют, что разработанный рыхлитель в сравнении с лущильником /шг-ю более эф-. Фективез и дает снижение эксплуатационных издержек на 1 удельной материалоемкости на гб. гх, при годовой экономии трудозатрат 78 чел. -ч. Учитывая, что рыхлитель почвы с роторными рабочими о^анани имеет преимущество также по показателям улучшающим протиБоэрозионные свойства почвы общая его эффективность значительно больше указанной.

ОБЕШЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ прие.мов и технологий обработки почвы в степной и Лесостепной зонах Украины показал, что пожниЕное поверхностное

рыхление, особенно в системе почвозанитиого земледелия, является одним из Факторов, обеспечивающих эффективную борьбу с сорной растительность», накопление и сохранение влаги, создание мульчирующего слоя, что в конечном счете способствует накоплению плодородия почвы и поЕыяению урожайности сельскохозяйственных культур..

2. Обзор конструкций существующих' напин-ор/дия для поверх- • носткои послепожнивноя обработки почвы позволил сделать вывод,о наличии больаого разнообразия типов рабочих органов активного и пассивного привода. Из-за отсутствия рабочих органов пассивного привода, обеспечивающих требуемое качество яослепожкивной обработки почвы, используются машны-орудия с дгсковыки сферэтесккмп рабочими органами и. как прэеило. данная технологическая операция выполняется за г..,з прохода мта.

Установлены катенатические зависимости функционирования рабочих органов учитывающие основные их параметры, показатели ус-лоеий работы и е!::ен!'.э действуйте Факторы, данные зависимое™ позволяют определить оптимальные параметры роторного рабочего органа для конкретных условии работы.

4. Теоретическими исследованиями обоснованы ь-сновгшг лараяет-ры роторного рабочего.органа: диаметр ротора; расстояние междудисками ножея по оси ротора; угол смещения ножей дисков относительно друг друга;, угол атаки роторного рабочего органа; высота, шрина и толщина ножа; угол заострения ножа; угол наклона лезвия ножа по отношению к оси ротора.

5. Полевые исследования, проведенные да основе натенатичоско-го планирования экспериментальных исследований,- позволили уточнить геометрические параметры ножа роторного рабочего органа ширина я угол наклона ножа в почве!, обеспечиваю®« рыхлоние почвы в соответствии с требованием агротехники, гак. на основе корреляционной зависимости установлено, 'что наибольаая зона рыхления образуется при ширине ножа вб... 89 нн и угле его наклона в почел 25, 5... 31.5°.

6. Рекомендации автора по разработке рабочих органов использовались тгата для создания конструкции рыхлителя почвы к трактору класса з, который обеспечивает ширину захвата т.г», производительность за час эксплуатационного времени 5, зз га и расход топлива 4. 43 кг/га.

7. экспериментальный рыхлитель почвы с роторнкш рабочими ор-

ганаки при лс-геряностноя псслепохкивнск обработке почвы за один проход обеспечивает: глубину рыхления до 10 см; крошение почвы (содержанке фракция диаметрон менее 50 ни) в пределах 94... 83у. при твердости почвы в слоях О... 5 см и 5... Ю см соответственно 0.39. ..1.60 НПа и 1,07. ..2. 13 НПа; измельчение корне-пожнивных и растительных остатков (по длине до 15 см)-в пределах 87... 90у.

' а. Удельное тяговое сопротивление экспериментального рыхлителя с роторными рабочими органами на послепожнивной обработке почвы составляет 3, 23.. . 3, 69 кН/м.

9..Применение рыхлителя с роторными рабочими органами на послепожнивной обработке почвы в сравнении с ЛИГ-10 даёт снижение эксплуатационных издержек на 1б. ок. удельной материалоемкости на 26. 2И. при годовой экономии трудозатрат 73 чел.-ч.

10.Заводские испытания рыхлителя почвы, с разработанными автором, рабочими органами, в хозяйственных условиях подтвердили его работоспособность и результаты лабораторно-полевых исследований по качественным и энергетическим показателям.

п. Рыхлитель почвы с роторами рабочими органами обеспечивгет качество выполнения технологической операции на послепожнивной обработке почвы и эффективнее лущильников.

12, В результате образования рыхлителем с роторными рабочини органами мелкокоик^ватого. нульчирушего слоя из измельченных корне-пожнивных и растительных остатков следует, что он может быть использован-в борьбе с дефляцией и эрозией почвы при почвозащитной системе земледелия, • ч-

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих опубликованных работах: ■

1. гиган с. в. сравнительные агротехнические показатели работы почвоо&рабатьващих магшн-орудия для послепожнивной обработки почвы в условиях северо-востока Украины // неханизация работ в поле вод. тве: Сб. науч. тр. / киисп. и.'-. 1986.

2. пслушищ а. в., зсиган с. в. К обоснованию основных параметров почвообрабатывающего орудия для пожнивной обработки почвы под сахарную свеклу //Интенсификация и автоматизация технологических процессов работы комплексов машин для сахарной свеклы и кукурузы: се. науч. тр. 7 укрчиисхом. - и.; висхон. 1983.

3. Жиган в. и., Жиган с. В. Эффективность работы пассивно-вра-

¡¡гзюдегс'ся почвсобгабатывагщего рабочего органа для повегхностнои обработки почвы. Соосщ. / Всесоюзная нагчно-теяяическая конфеген-ция -современные проблемы земледельческой механики". Мелитополь. НИМСХ. 1989. )

4. ин'гогязкноннкл ЛИСТОК. РОЗПУПУВаЧ грунту 3 роторнкни ро- •

бочкми органами паснвного приводу, хиган в. и*. дягак с. в.. какь-кова И. А. ТГАТА. 1964.

5. А. с. !? 1435166 А 01 в 7/00. почвообрабатывающее орудие. ЛСИГан С. В. ХИЙЗСХ. 1938. .

6. А. с. !Г 1817956 А 01 В 31/00, 49/02. Почвообгабатьтагааее орудие. Полуеккк А. в.. .таган с. в., Миргород к. я.. лнбкнсон и. Е. укрнйису.сн, 1990.. •

Zhisan s. v. Rotor tool passive drive ■ parspeter basis for surface rcststubbie burstms.

This thesis и for technical sciences Candidate scientific degree, speciality 05.20.01 - mechanisation of agricultural-production. EharKov State Technical University .-of Agriculture. 1995.

This thesis . contains theoretical researches of optimal • parameter Ъзз1з of passive- drive tool and its influence on agricultural technical and enersy indicators and also research experimental results. The mathematical dependence or rotor tool functionins which tsKes into account its basic parameters, worn condition indicators and external worKins factors has been determined. The dependence data nafce it possible to determine optimal rotor tool parameters for definite worKins conditions.

■The reconraended optimal rotor tool parameters have been resed by TSATA (Tavria state Asrotechnicai Аса deny. i:eiitopol! while creating the soil, loosener, which provides the quality oi technological operation on poststubbie soil cultivation and is. more effective then stubble.breaker.

Key yords: rotor tool. poststufcbie burstma. optimal parameters. functional dependences, soil loosener.

£иган с. в. Обгрунтувзння параметр1в роторного робочого органу паснвного приводу для поверхневого п1сляпожнивного р'зпэтпу-вання грунту.

дисврщ1? р з^гаа ц^роро дайя ВЧШИ"^ текн!чних ~нзук за О^.'гд.« - р^р^росявдарсь-

кого виррэдэдтвг^' Харк1вс*кий дегхавнда рй4?йрс|1твт

с!льськррр росподарства. 1995.

' захвдаеться дисертак1ява -робота, яка ^нктить в •деоре-тичн! дося1яаеинч по обгрунтуванню општщц ноге гобочгго органу пасивного приводу та вплиру г» КЗ агротех-н!чк1 1 енергетичй! показники. а також результат« екрвердаенталь-них досл1джгнь. Встановлен1 натематичн1 залежност! $у^кц1оНУвання роторних робочих орган!в. ураховуючих основ«! ларанетри, показники умов роботи та зовн1ик! д1юч! Факторы. Дан! зале.тност! дозволяють вкзначити оптимальн! паранетри роторного робочого органу для конкретних унов робота, ' ■ »

Рекомендован1 оптимгльк! параметри роторного робочого органу рикоркстан1 тдата <тавр1яска державна агротехн1чна академ!я, н, . ме.Итополы при стЕОРенн! розпушувача грунту, якии забеэпечуе як2сть вихояаяня технолог1чно1 операцИ на оброба!

грунту 1 ефектквн1пе лупгальник1в.

2лючов1 слова: роторний рабочий орг.зд, ^слздр^ЧВДНе розпушу-вання грунту. оптималыи паранетаи, фуякцщздьч; роз-

пулузач.

Юдп. до друку tS.fi'95. Формат. £>0, $ 84 1Д6 Обсяг: 1,0 ум.-друк.арк., обл.-вид.&щ. 1,0. Тираж 100. Замовлення 256.

Редакцхйно-видавничий в!дд1л Харйвс^коэддеу^рцого аграрного унхверситету хм.В.В.Довдчаева. 312131, ц.^ркЦ, ц/в "Комумст-Г'

, Дхльниця' оперативного друку ХДДУ» ...... ............