автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров углоснима к корпусу оборотного плуга

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Анализ технологических и конструктивных особенностей предплужников и углоснимов.

1.2. Обзор и анализ конструкций различных типов углоснимов.

1.3. Краткий обзор теоретических исследований работы углоснима.

1.4. Задачи исследований.

Глава 2. Изучение условий работы и выбор типа и формы поверхности углоснима.

0 2.1. Условия работы пахотных агрегатов после уборки зерновых кулыур.

2.2. Результаты исследований по выбору типа углоснима к корпусу оборотного плуга.

2.3. Результаты исследований по выбору формы поверхности серповидного углоснима

Выводы по второй главе.

Глава 3. Теоретические исследования по обоснованию параметров углоснима. f' 3.1. Дифференциальные уравнения движения частицы по поверхности углоснима.

3.2. Определение зависимости между шириной углоснима и углом перемещения частицы.

3.3. Определение угла между направлением вектора окружной скорости частицы в момент схода и перпендикуляром к направлению движения агрегата.

3.4. Определение начальных условий движения частицы по углосниму.

3.5. Определение дальности отброса частицы почвы углоснимом.

3.6. Влияние параметров углоснима на дальность отброса частиц пласта

Выводы па третьей главе . .•.

Глава 4. Методика и результаты экспериментальных исследований.

4.1. Программа исследований

4.2. Условия проведения работ

4.3. Методика проведения экспериментов.

4.4. Результаты экспериментальных исследований.

4.4.1. Влияние параметров углоснима на тяговое сопротивление корпуса, дальность отброса почвы и глубину заделки растительных остатков в почву.

4.4.1.1.Влияние высоты установки углоснима на отвале

4.4.1.2. Влияние .скорости вспашки.

4.4.1.3. Влияние угла наклона углоснима к вертикали в вертикальцо-продольной плоскости.

4.4.2. Определение рациональных параметров углоснима.

Выводы по четвертой главе

Глава 5. Результаты сравнительных испытаний и экономическая эффективность использования экспериментального оборотного плуга.

5.1. Результаты сравнительных испытаний.

5.2. Расчет экономической эффективности усовершенствованного плуга.

Выводы по пятой главе.

Актуальность темы. Главным направлением дальнейшего развития сельского хозяйства Республики Узбекистан является интенсификация сельскохозяйственного производства за счет повышения урожайности сельскохозяйственных культур при сокращении трудовых затрат на единицу получаемой продукции путем применения прогрессивных приемов обработки почвы и возделывания сельхозкультур на базе комплексной механизации и автоматизации процессов сельскохозяйственного производства iii.

Самым оснрвным из всех технологических процессов обработки почвы является пахота, от качества и сроков выполнения которой во многом зависит судьба урожая. Эту ответственную операцию выполняет плуг. Он производит основную подготовку почвы, приводя ее в состояние оптимального рыхления для развития растений, создает условия для активного обмена между растением, атмосферой и почвой.

В настоящее время в стране при вспашке полей из-под различных сельскохозяйственных кулыур применяются оборотные плуги. Их применение позволяет резко снизить затраты труда и средств на проведение текущих и капитальных планировок полей. Одним из эффективных путей повышения производительности пахотных арегатов в настоящее время является увеличение ширины захвата плуга за счет увеличения количества корпусов. Увеличение числа корпусов на оборотных плугах, оснащенных предплужниками, ведет к резкому увеличению металлоемкости и энергоемкости плугов, т.к. последние имеют двойное количество рабочих органов /2/.

Поэтому в положительном решении проблемы увеличения производительности пахотного агрегата немаловажную роль играет оптимальная расстановка плужных корпусов по ходу плуга и максимальное сокращение расстояний между ними, которое. допустимо при использовании на корпусах углоснимов взамен традиционных предплужников, в тех условиях вспашки, где по технологии пахоты специально не требуется применения предплужника.

Разработанный для зоны хлопководства оборотный плуг ПОН-3-45, оборудованный углоснимами заделывает в почву только 73-75% пожнивных остатков, лежащих на поверхности поля, тогда как по агротехническим требованиям; предъявляемым к вспашке почвы оборотными плугами в настоящее время заделка растительных остатков в почву должна быть 100% и на глубину не менее 12 см, с учетом вспушенности поля /3,4/.

В связи с вышеизложенным исследования, направленные на обоснование параметров углоснима к корпусу оборотного плуга, обеспечивающих полную и глубокую заделку растительных остатков в почву при вспашке, повышение качества вспашки, снижение металлоемкости и энергоемкости пахоты являются актуальными и имеют большое народнохозяйственное значение.

В соответствии с этим целью диссертационной работы является обоснование параметров углоснима к корпусу оборотного плуга используемого на вспашке полей из под зерновых культур в летний период.

Работа выполнена в Узбекском НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства по теме "Механико-технологические основы и обоснование параметров комбинированных и высокопроизводительных почвообрабатывающих машин и орудий для обработки почвы" задания 2.7.2. программы 2.7 ГКНТ РУз (№№ Гос. регистрации 01.200009198, 02.200007142).

Объект исследований. Углосним, установленный на корпусе оборотного плуга и технологический процесс взаимодействия углоснима с почвой.

Методика исследований. Теоретические исследования по изучению влияния параметров выбранного типа углоснима на качественные и энергетические показатели работы проводились с использованием основных положений теоретической механики и математического анализа.

Экспериментальные исследования проводились в полевых условиях с использованием специальной лабораторно-полевой установки и стандартных методик с внесением необходимых для каждого конкретного случая уточнений и дополнений. Результаты .опытов обработаны методами математической статистики. Основные параметры углоснима оптимизированы с использованием метода математического планирования эксперимента.

Оценка показателей работы оборотного плуга оснащенного углоснима-ми выполнена согласно ОСТ 70.4.1-85 "Испытание сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для глубокой обработки почвы. Программа и методы испытаний"

Экономическая эффективность выполненной разработки рассчитана в соответствии с ГОСТ 23728-88, ГОСТ 23730-88 "Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки" и других нормативных источников с использованием результатов сравнительных испытаний.

Научная новизна. Разработана механико-математическая модель взаимодействия углоснима с почвой, определены основные закономерности изменения дальности отброса почвы в зависимости от параметров углоснима и отвальной поверхности корпуса, свойств почвы и режимов работы.

Графо-аналйтическим методом определено место расположение крайней бороздной точки лезвия углоснима на отвале корпуса плуга в зависимости от его ширины захвата.

Научная новизна подтверждена предварительным Патентом Республики Узбекистан № ГОР 04636.

Практическая ценность. Использование углоснима с рекомендуемыми параметрами в качестве заделывающего рабочего органа оборотного плуга позволяет выполнить агротехнические требования по заделке растительных остатков в почву предъявляемые к вспашке почвы оборотными плугами, снизить материалоемкость плуга на 258,2 кг/м по сравнению с плугом, оснащенным предплужником и расход ГСМ на 10,1%, приведенные затраты на 5,21%.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований приняты ОАО "БМКБ-Агромаш" (г.Ташкент) и использованы при разработке конструкции углоснима, установленного на плуге 0'Р-4/5-40.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на заседаниях Ученого совета УзМЭИ в 1998.2001 г. и объединенных научно-технических семинарах ТИИИМСХ в 2001 г. и ИМиСС в 2002 г., объединенном научно-техническом совете УзМЭИ в 2002 г.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 5 опубликованных работах, в том числе 3-х журнальных статьях и предварительном патенте Республики Узбекистан.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Содержание диссертации изложено на И 7 страницах машинописного текста, включающего 4-S рисунков, "/6 таблиц, списка использованной литературы из наименований и Ц- приложений.

Общие выводы и предложения

1. Анализ тенденции развития почвообрабатывающих машин и орудий, прогрессивных приемов обработки почвы и путей совершенствования плугов показали, что для уменьшения энергоемкости, металлоемкости и габаритов плугов общего назначения целесообразно применять на них углоснимы вместо предплужников.

2. Лучшее качество заделки растительных остатков в почву, наименьшую гребнистость вспаханного поля и качественное крошение пласта обеспеичвает корпус плуга, оснащенный серповидным углоснимом с цилиндрической формой поверхности.

3. Разработанная механико-математическая модель взаимодействия углоснима с почвой, позволила установить, что качество заделки растительных остатков в почву, угол оборота пласта и гребнистость вспаханного поля зависят от дальности отброса срезанной углоснимом части пласта и расположнием крайней бороздной точки лезвия его на отвале.

4. Экспериментальными и теоретическими исследованиями определено, что с увеличением радиуса углоснима, угла наклона его к вертикали в продольно-вертикальной плоскости, ширины углоснима, скорости вспашки дальность отброса почвы углоснимом растет, а при увеличении угла его наклона к горизонту в поперечно-вертикальной плоскости и высоты установки на отвале - уменьшается.

5. Рациональными параметрами углоснима к корпусу оборотного плуга ПОН-3-45, обеспечивающими требуемое качество заделки растительных остатков в почву при минимальном тяговом сопротивлении, являются, следующие:

- радиус утлоснима R = 420 мм,

- высота установки на отвале Н = 35см,

- угол наклона углоснима в вертикально-продольной плоскости к вертикали ос = 18°,.

- угол наклона углоснима в вертикально-поперечной плоскости к горизонту р = 17°,

- ширина средней линии углоснима В = 420 мм,

- радиус лезвия углоснима в плане г = 480 мм,

- скорость вспашки V = 8 км/час.

6. Разработанный плуг с рациональными параметрами углоснимов по сравнению с плугом с предплужниками имеет на 10% лучшую глубину заделки растительных остатков в почву и на 7,1% меньшее тяговое сопротивление.

7. Применение плуга с обоснованными параметрами углоснимов в агрегате с тракторами класса 5.6 позволяет снизить удельную металлоемкость на 258 кг/м на единицу ширины захвата, погектарный расход топлива на 10,1%, приведенные затраты на 5,21%, что дает годовой экономический эффект в размере 348139,5 сум.

1. Узбекистан Республикаси кишлок хужалигини комплекс меха-низациялаш ва электрлаштириш тараккаётининг 2010 йилги мулжалланган умумий йуналипшари. УзАСХН. УзМЭИ. Тошкент, 1992.-52 6.

2. Байметов Р.И., Тукубаев А.Б. Плуг для гладкой пахоты. // Хлопководство. 1985. - № 12. - С. 19.22.

3. Акт испытаний плуга оборотного навесного ПОН-3-45. 1992. САМИС. -15 с.

4. Государственный агропромышленный комитет СССР. Сборник исходных требований на тракторы и сельскохозяйственные машины. Том VII. Москва, 1987. С. 125.Л30.

5. Мацепуро М.Е. Вопросы земледельческой механики. Том 1. Минск, 1959.-230 с.

6. Сакун В.А. Оценка плуга с винтовыми отвалами, как орудие для борьбы с сорняками. Сборник научных трудов. Земледельческая механика. Том XV. Москва, 1978. С.148.156;

7. Никифоров П.Е. Механизация основной обработки почвы. Комплексная механизация сельскохозяйственного производства. Сельхозгиз. -1956. С.284.297.

8. Афонин А.Е. Анализ влияния работы углоснимов на оборот пласта. Труды ВИМ. Том 90. 1981. С.125. 135.

9. Отчет № 37-44 по результатам испытаний тракторов и плугов фирмы "Массей Фергюсон". УзМИС. 1996. 30 с.

10. Отчет №33 по результатам испытаний трактора MF-8160 в агрегате с полунавесным оборотным плугом MF 725-6АН фирмы "Массей Фергюсон" на вспашке почвы после уборки пшеницы. УзМИС. 1997. 36 с.

11. Отчет № 1 по результатам испытаний плуга модели RB71 (4+1)фирмы "Трегуар Бессон" (Франция) в сезоне 1998 г. УзГЦИТТ. 1999. 23 с.

12. Отчет № 2 по результатам испытаний плуга модели "SPY-9" (5+1+1) фирмы "Трегуар Бессон" (Франция) в сезоне 1999 г. УзГЦИТТ. 1999. 25 с.

13. Отчет № 3 по результатам испытаний плуга модели "Европол-9"(4+1) фирмы "Лемкен" (Германия) в сезоне 1998 г. УзГЦИТТ. 1999. 15 с.

14. Отчет № 6 по результатам испытаний плуга модели SPSLY9 (4/3+1) фирмы "Трегуар Бессон" (Франция) в сезоне 1998 г. УзГЦИТТ. 1999. 40 с.

15. Отчет №9 по результатам испытаний плуга модели RB-4 (3+1) фирмы "Трегуар Бессон" (Франция). УзГЦИТТ. 1999. 20 с.

16. Акт № 27 о результатах агрегатирования и агротехнической оценки макетного образца плуга ПД0-4-45, представленный АО "БМКБ-Агромаш" по специальной программе согласованной с УзМЭИ, АО "БМКБ-Агромаш" и УзГЦИТТ. УзГЦИТТ. 1999. 15 с.

17. Отчет ,№2 по результатам испытаний, плуга Arnold's (США). УзГЦИТТ. 1997. 22 с.

18. Государственный агропромышленный комитет СССР. Сборник исходных требований на тракторы и сельскохозяйственные машины. Том VIII. Москва, 1987. С.115.118.

19. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины (теория, расчет и испытания). Сельхозгиз. Москва, 1940. С. 114.117.

20. Учебники и учебные пособия для высших сельскохозяйственных учебных заведений. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. Под ред. Листопада Г.Е. Москва: "Колос". 1976. С. 471.472.

21. Плуг двухъярусный прицепной ПЯ-3-35. Инструкция по эксплуатации. Завод "Алтайсельмаш". Рубцовск, 1973.- 27 с.

22. Протокол № 50 периодических испытаний плуга двухъярус1.lного прицепного ПЯ-3-35. УзМИС. 1989.28с.

23. Протокол №2 периодических испытаний плуга двухъярусного прицепного ПЯ-3-35. УзМИС. 1991.25 с.

24. Акт №47 испытаний тракторов "Кейс" с плугами в сравнении с трактором Т-4А в агрегате с плугом ПЯ-3-35. УзМИС. 1995.31 с.

25. Отчет № 10 по результатам обследования плугов ЛД-100 (ЛД-85) фирмы "Квернеланд" в хозяйствах Ташкентской и Сырдарьинской областей. УзГЦИТТ. 1998.21 с.

26. Отчет № 61 по результатам разового обследования плугов ЛД-100, ЛД-85 фирмы "Квернеланд"'. УзГЦИТТ. 1998.23 с.

27. Отчет № 28 по результатам разового обследования плугов модели ЛД-100 фирмы "Квернеланд", находящихся в рядовой эксплуатации в МТП Сырдарьинской и Джизакской областей. УзГЦИТТ. 1999.25 с.

28. Тукубаев А.Б., Усманов Ш.К. Углоснимы к плугам вместо предплужников. Механизация хлопководства. №2, 1980. С.14.15.

29. Фасхутдинов М.М. Смещение пласта углоснимом. Механизация и электрификация, социалистического сельского хозяйства. № 2, 1976. С. 42.43.

30. Рудакоб Г.М.- Технологические основы механизации севахлопчатника. Ташкент: Фан. 1974. - 245 с.

31. Кондратюк В.П. Обработка почвы под посев хлопчатника. Ташкент: Фан. 1972. - 287 с.

32. Иргашев К.И. Исследование рабочих органов культиватора для обработки защитных, зон хлопчатника. Ташкент: Госиздат УзССР. 1954. - 107 с.

33. Байметов Р.И. Технологические основы и параметры орудия для обработки тяжелых почв в зоне хлопководства. Дисс. . канд. техн. наук. -Янгиюль. 1968, 185 с.

34. Сергиенко В.А. Технология рыхления почвы в междурядьях посевов хлопчатника // Вопросы механизации и электрификации сельского хозяйства. Сб. тр. / САИМЭ. Ташкент, 1959. Вып. 1. - С. 109.

35. Соколов В.Н. Влияние уплотнения почвы при меловании на всходы, развитие и урожайность хлопчатника // Механизация хлопководства. 1968: -№ 2. - С. 3.5.

36. Бегимов Х.Б. Агрономическая оценка приемов и орудий для предпосевной обработки почвы засоленной Хорезмской области. Дисс. . канд. техн. наук. Ургенч. 1968, - 176 с.

37. Тухтакузиев А. Исследование и обоснование параметров зубовой бороны для работы на повышенных скоростях движения в зоне хлопководства. Дисс^ канд. техн. наук. Ташкент. 1979, - 146 с.

38. Ахметов А.А. Обоснование параметров активного рабочего органа универсального орудия для предпосевной обработки почвы в зоне хлопководства. Дисс. . канд. техн. наук. Янгиюль. 1986, - 170 с.

39. Киргизов Х.Т. Обоснование параметров рабочих органов для полосной обработки почвы под посев повторных кормовых культур. Дисс. . канд. техн. наук. Янгиюль. 1999, - 134 с.

40. Пигулевский М.Х. Основы и методы изучения физико-механических свойств- почвы. Труды ВАСХНИЛ. 1936. Вып. 44. - 138 с.

41. Хаджи-Мурадов А. Обоснование параметров и схемы расстановки пассивных рабочих органов универсального предпосевного орудия. НТО лаборатории МДОП. САИМЭ. Янгиюль, 1985. - С. 227.228.

42. Гячев Л.В. Теория лемешно-отвальной поверхности. Труды АЧИМСХ Выпуск 13. Зерноград. 1961. 313 с.

43. Хаджи-Мурадов А. Обоснование параметров и схемы расстановки пассивных рабочих органов универсального предпосевного орудия. НТО лаборатории МДОП. САИМЭ. Янгиюль,1986.- С.230.236.

44. ОСТ 70.4.1 80. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для глубокой обработки почвы. Программа и методы испытаний. - М.: 1981. - 153 с.

45. Яблонский А.А. Курс теоретической механики. Ч. И. Динамика. Изд. 4-ое, дополн. Учебник для высших технических учебных заведений. М.: "Высшая.школа", 1971. С. 389.417.

46. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. Изд. 8-ое. Учебник для высших технических учебных заведений. М.: "Наука", 1972.-С. 453.473.

47. Гернет М.М. Курс теоретической механики: Учебник для высших технических учебных заведений. 5-ое изд., испр. - М.: "Высшая школа", 1987.-С.271.300.

48. Численные методы. Учебник для техникумов. М.: "Высшая школа", 1976. С. 311.337.

49. Копченова Н.В., Марон И.А. Вычислительная математика в примерах и задачах. Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука". М., 1972. С. 184 .188.

50. Г.Корн и Т.Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. 1973. - С.77.80.

51. ШипачевВ.С. Высшая математика: Учебник для немат. спец. вузов /Под ред. акад. Тихонова. 2-ое изд., стер.-М.: "Высшая школа", 1990 -С. 34.69.

52. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. Изд. 8-ое. Учебник для высших технических учебных заведений. М.: "Наука", 1972. С. 262.264.

53. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины (теория, расчет и испытания). Сельхозгиз. Москва, 1940. С. 114.117.

54. Гячев Л.В. Теория лемешно-отвальной поверхности. Труды Азо-вочерноморского 'института механизации сельского хозяйства. Выпуск 13. Зерноград. 1961. С. 73.79.

55. Светозарова Г.И., Мельников А.А., Козловский А.В. Практикум по программированию на языке Бейсик: Учебное пособие для вузов. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.-368 с.

56. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам наязыке Бейсик для персональных ЭВМ: Справочник. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - С. 111.116,

57. Высоцкий А.А. Динамометрирование сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1968.-292 с.

58. Мельников С.В;, Алешкин В.Р., Рогцин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. -Л-.: Колос,-1980.- 168 с.

59. Веденяпин Г.В; Общие методы экспериментального исследования и обработка опытных данных. -М.: Колос,- 1973.- 184 с.

60. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, - 1976. - 279 с.

61. Василенко П.М., Бабин П.Т. Элементы методики математической обработки результатов экспериментальных исследований. М;: 1958.- 60 с.

62. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.:'Колос, 1968. - 335 с.

63. ОСТ 70.2.2- 73. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы энергетической оценки. М.: 1974. - 132 с.

64. ГОСТ 23729 88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки специализированных машин. - М.: Изд-во стандартов, -1988.-8 с.

65. ГОСТ 23728 88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки специализированных машин. - М.: Изд-во стандартов, -1974.-26 с. %

66. Нормативы годовой загрузки сельскохозяйственных машин на XII пятилетку (в часах, условиях и физических единицах работы). М :-1984. - 130 с.

67. Нормативно ■» справочный материал для экономической оценки сельскохозяйственной техники. М.: ЦНИИИТЭИ, - 1984.-328 с.

68. Хушвактов Б.В. Обоснование схемы связи с трактором и параметров полевой доски оборотного плуга. Дисс. . канд. техн. наук. Янги-юль. 1999, - 127 с.

69. Батунер Л.М., Позин М.Е. Математические методы в химической технике. Л.: Госхимиздат. 1963. - С.530.574

70. Тухтакузиев А., Насритдинов А.А., Рязанов А.В. Корпус плуга. Предварительный патент РУз № ГОР 04636 класс АО 1В 15/00. // Расмий ахборотнома. 2001. №4.

71. Рязанов А.В. Влияние типа углоснима на показатели работы оборотного плуга.//Техника в сельском хозяйстве. 2002. -№ 1. С.31.34.

72. Насритдинов А.А., Рязанов А.В. Выбор типа углоснима. // Сельское хозяйство Узбекистана. 1999. -№6. С.3.5.

73. Рязанов А.В. Определение рациональных параметров углоснима к корпусу оборотного плуга.// Сельское хозяйство Узбекистана. 2001.- №2. С.36.37.

74. Насритдинов А.А., Рязанов А.В. Определение начальных условий попадания частиц почвы на поверхность углоснима. // Фаргона политехника института илмий-техника журнали. 2001. № 2. - С.39.41.