автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологической схемы плуга для двухъярусной гладкой вспашки

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

На правах рукописи

ЕЙИЕВ Асланбек Асланович

УДК 631.312.544,633.511

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПЛУГА ДЛЯ ДВУХЪЯРУСНОЙ ГЛАДКОЙ ВСПАШКИ

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 научио-меслздсБатсльскс:,! институте механизации сельского хозяйства (НИМ).

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник СИЗОВ O.A.

Официальные оппоненты- доктор технических наук,

профессор САШ В.А.

- кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник КУЗНЕЦОВ U.A.

Ведущая организация: ГСКБ ПО "030Р" г. Одесса.

Защита состоится Ц " СргЬ/гХШ!1992 г. в Ю 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.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВШа.

Автореферат разослан " -/<? "^Я^О^брЛ 1991 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета, А /

кандидат технических наук Мамедова Л,В.

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

>,, Актуальность. В настоящее время уделяется большое внимание совершенствованию систем земледелия и созданию новых технических средств, способствующих повышению плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур при минимальных энергетических и трудовых затратах.

Повсеместно внедряемые в нашей стране интенсивные и индустриальные технологии возделывания сельскохозяйственных культур требуют ровной поверхности поля.

При широко распространенном загонном способе вспашки традиционными плугами на поверхности вспаханного поля образуются развальные борозды и свальные гребни. Их наличие ухудшает работу машинно-тракторных агрегатов на последующих операциях, увеличивает сопротивление машин и орудий, усложняет уборку урожая, делает невозможным работу агрегатов на повышенных скоростях, значительно снижает урожайность сельскохозяйственных культур, способствует развитию водной эрозии почвы, требует дополнительных затрат на разравнивание, затягивает сроки подготовки почвы к посеву, приводит к более интенсивному высушиванию почвы.

Установлено, что в зоне до 3 м от развальной борозды урожайность сельскохозяйственных культур на 30.,. .40$ ниже, чем на ровном участке поля; суммарная площадь, на которой проявляется отрицательное влияние развальных борозд и свальных гребней на урожайность сельскохозяйственных культур, составляет от 6,5 до 19,5$ общей поверхности поля; объем работ, затрачиваемый на разравнивание сеэльных гребней и развальных борозд, эквивалентен вспашке дополнительной площади; применение плугов для гладкой вспашки повышает урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур на 3...7% и позволяет отказаться от дополнительных нерациональных затрат, связанных с ликвидацией отрицательного влияния развальных борозд и свальных гребней. Особенно резко отрицательное влияние неровностей поверхности поля проявляется при двухъярусной вспашке, которая в настоящее время широко применяется в качестве основной обработки, при возделывании по интенсивной технологии сахарной свеклы, кукурузы и других сельскохозяйственных культур. Как показывает практика, создание двухъярусных плугов для гладкой вспашки по традиционной

3

схеме оборотных плугов не представляется возможным из-за большой их металлоемкости. В связи с этим создание специальных конструкций плугов с симметриными одноотвальными корпусами для гладкой вспашки, обеспечивающих повышение урожайности сельскохозяйственных культур и снижение энергетических и трудовых затрат, является актуальной проблемой.

Работа проводилась в соответствии с Государственной научно-технической программой (ГНТПО 0.12) "Высокоэффективные процессы производства продовольствия". Направление 0.12.09 "Комплекс зерновой - 2000", проект 0.12.09.001; подпроект 0.12.09.001.002.

Подпроект "Разработать безотходные ресурсосберегающие машинные технологии, технологические процессы и системы машин и оборудования на основе всемерного развития и использования принципов унификации, блочно-модульного построения, экологической чистоты, автоматизированного управления и компьютеризации для производства, обработки, хранения и переработки зерна (Новое поколение машинных технологий и технических средств для производства, обработки, хранения и переработки зерна).

Цель исследования - обоснование технологической схемы плуга для гладкой двухъярусной вспашки.

Объект исследования - опытный образец двухъярусного плуга для гладкой вспашки с поворотными в горизонтальной плоскости одноотвальными плужными корпусами.

Методика исследований. При проведении исследований применены специальные приборы, установки и оборудования.

Использованы графоаналитический метод силового анализа и метод математической статистики с применением ЭВМ. Агротехнические показатели работы плуга определяли в соответствии с требованиями ОСТ 70.4.1.80, а также частных специально разработанных методик.

Технико-экономические показатели определяли по ГОСТ 2372879 и ГОСТ 23730-79 с применением отраслевых методических указаний и нормативно-справочных материалов для экономической оценки сельскохозяйственной техники.

Научную новизну представляют:

- аналитические зависимости, определяющие устойчивую работу двухъярусного плуга для гладкой вспашки в горизонтальной плоскости;

- теоретически и экспериментально обоснованные оптимальные

- значения параметров одноотвальных плужных корпусов и общая конструктивная схема плуга;

- разработанный графоаналитический метод определения устойчивой работы плуга в горизонтальной плоскости исходя из условий, необходимых для осуществления технологического процесса двухъярусной гладкой вспашки;

, - силовая характеристика одноотвальных плужных корпусов, а также агротехнические и энергетические показатели их работы.

Практическая пенность. Разработанный опытный образец 4 корпусного двухъярусного плуга Для гладкой вспашки позволил совместить технологические операции ярусной и гладкой вспашки за счет использования в его конструкции, в качестве рабочего органа, одноотвальных поворотных в горизонтальной плоскости плук-ных корпусов. Применение 4 корпусного двухъярусного плуга с одно-отвальными плужными корпусами для гладкой вспашки позволяет: повысить урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур; отказаться от дополнительных нерациональных энергетических и трудовых затрат, связанных с необходимостью ликвидации отрицательного влияния свальных гребней и развальных борозд, путем применения специальных орудий; обеспечить требуемое качество данг-ного технологического процесса вспашки.

Годовой экономический эффект от применения двухъярусного плуга для гладкой вспашки составляет 342 руб. без учета прибавки урожая и сннлзния затрат, связанных с данным технологическим процессом.

Реализация результатов исследований Результаты исследований вошли в исходные требования по разработке плугов с поворотными одноотЕальными корпусами для мелкой и двухъярусной гладкой вспашке и использованы ГСКБ ПО "Одессалочвомаш" (г.Одесса) и НПО ВИСХОМ при усовершенствовании конструкции изготовленного опытного образца с целью внедрения его в производство.

Апробация работы. Основные положения работы обсулдены на заседании секции "Сокращение затрат ручного труда в сельском хозяйстве" Центрального и Таджикского республиканского правлений, ВАНТО по теме "Сокращение затрат ручного труда в горном и предгорном земледелии" (Душанбе, 1990), на Всесоюзной научно-технической конференции по современным проблемам земледельческой механики (Мелитополь, 1989), на Всесоюзной научно-технической конференции по теме "Совершенствование машинных тахно-

логий и комплексов машин для растениеводства" (Новосибирск, 1989), в конкурсе молодых ученых и специалистов ВИМа на лучшую научную разработку в области механизации сельскохозяйственного производства, где соискателю было присуждено призовое место (Москва, 1990).

Материалы диссертации опубликованы в шести работах и авторском свидетельстве на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, Ч глав, основных выводов и предложений, списка использованной литературы и приложений. Содержит С стр.,' в том числе US стр. машинописного текста, рис., таблиц и !Г приложений. Список использованной литературы включает gb наименований.

СОДЕЕШИЕ РАБОТЫ

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследований" дан анализ различных тенденций в развитии основной обработки почвы на основе исследований Горячкина В.П., Летошнева М.Н., Желиговского В.А., Вильямса В.Р., Лурье А.Л., Любимова Л.Н., Рудакова P.M., Байметова Р.И., Бурченко П.Н., Труфанова В.В., Спирина А.П., Сакуна В.А., Сизова O.A., Мамедовой Л.В. Показано, что при всем разнообразии почв (более 50 разновидностей) нашей страны и применении различных способов ее обработки необходима гарантия устойчивости высоких урожаев сельскохозяйственных культур и сохранение плодородия почвы, в первую очередь за счет повышения качества основной обработки почвы.

Одним из современных направлений развития сельскохозяйственной техники, способствующих повышению культуры земледелия, а значит и дальнейшему повышению урожайности сельскохозяйственных культур, является разработка и применение плугов, обеспечивающих гладкую без свальных гребней и развальных борозд вспашку.

Получить такую вспашку можно лишь путем применения специальных плугов, обеспечивающих, при челночном движении пахотного агрегата укладку почвенного пласта в одну сторону или в собственную борозду.

Анализ существующих в нашей стране и за рубежом конструкций плугов для гладкой вспашки показал, что самыми распространенными орудиями для осуществления классического способа глад-

кой вспашки являются плуги, укомплектованные двойным количеством рабочих органов, которые по конструктивному оформлении делятся на оборотные, клавишные, челночные и балансирные. Основные конструктивные недостатки этих плугов - большая металлоемкость и громоздкость.

Принципиально новым направлением в разработке плугов для гладкой вспашки стало создание фронтальных и линейных плугов, которые проводят гладкую вспашку по новой технологии с полным оборотом пласта и укладкой его в собственную борозду бее бокового смещения.

Другим путем решения проблемы гладкой вспашки, основанной на классических принципах, является создание поворотных в горизонтальной плоскости плугов. Используемые на них специальные корпуса оборудованы попеременно работающими поворотными право-и левооборачивалцими отвалами и имеют только одну стойку, что, в свою очередь, позволяет несколько снизить массу плуга.

Дальнейшим развитием данной схемы являются плуги для гладкой вспашки, оборудованные поворотными в горизонтальной плоскости одноотвальными симметричными относительно вертикальной стойки плужными корпусами.

Корпуса этого типа целесообразно использовать на плугах для гладкой двухъярусной вспашки, которые стали широко применяться для основной обработки почвы в различных регионах нашей страны. Двухъярусные плуги обеспечивают высокое качество вспашки по степени и глубине заделки пожнивных остатков, сорняков, органических и минеральных удобрений, благодаря более совершенной технологии.

Технологический процесс двухъярусной вспашки выполняется следующим образом. Корпуса верхнего яруса подрезают почвенный пласт толщиной до 18 см, крошат его, оборачивают и укладывают в борозду, образованную корпусами нижнего яруса. Корпуса нижнего яруса подрезают, крошат, оборачивают и укладывают нижний слой толщиной до 18 см на ранее перевернутый верхний. Таким образом происходит полная глубокая (на 18 см и более) заделка пожнивных остатков, сорняков и разбросанных на поверхности поля минеральных и органических удобрений. Заделанные на такую глубину семена сорной растительности не всходят, засоренность поля уменьшается в 2...4 раза, что, в свою очередь, снижает затраты на предпосевную обработку почвы, уменьшает необходимость примене-

НИЯ ГориПЦшдСБ, а В ОТДоЛЪКЬл Смучапл. ПС5£0«шгЗГ ПСл/хлССТЬЮ

отказаться от них.

В результате суммарные затраты на основную и предпосевную обработку при использовании ярусных плугов оказываются меньше, чем при использовании традиционных плугов с культурными отвалами, а урожайность возделываемых культур выше на 10... 155?.

Однако двухъярусные плуги имеют традиционную схему расположения рабочих органов на раме плуга и они могут быть использованы лишь при загонном способе вспашки, известным недостатком которого является образование на поверхности поля свальных гребней и развальных борозд, отрицательное влияние которых при двухъярусной вспашке будет особенно велико, поскольку глубина обработки будет в 1,4 раза больше, чем при культурной. Задача обеспечения выровненной поверхности поля при двухъярусной вспашке стоит особо остро еще и потому, что этот вид вспашки наиболее эффективен при интенсивных и индустриальных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, требующих ровной поверхности поля.

Приведено технико-эконоглическое обоснование целесообразности применения плугов, обеспечивающих гладкую без свальных гребней и развальных борозд двухъярусную вспашку, и формулы для подсчета: количества на поверхности поля развальных борозд и свальных гребней; площади их отрицательного влияния; снижения урожайности сельскохозяйственных культур; недобора урожая; количества необходимых дополнительных проходов агрегата для разравнивания свальных гребней и развальных борозд; объема дополнительной работы; расхода топлива и заработной платы; дополнительных приведенных затрат на единицу площади; затрат времени необходимого для разбивки поля на загоны (при загонном способе вспашки); производительности и экономического эффекта от применения плуга для гладкой вспашки с учетом прибавки урожая.

Аналитический анализ, выполненный с использованием указанных зависимостей, позволяет сделать вывод, что разработка и внедрение в производство плугов для двухъярусной гладкой вспашки является целесообразным как с агротехнической, так и с экономической точек зрения.

Дня достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- обосновать агротехнические и технико-экономические преимущества гладкой (в том числе и двухъярусной) вспашки в сравнении с традиционной загонной вспашкой;

- теоретически обосновать основные параметры одноотваль-ных поворотных в горизонтальной плоскости плужных корпусов и схем их расстановки на раме плуга;

- разработать и изготовить экспериментальный образец двухъярусного плуга с одноотвальными корпусами для гладкой вспашки;

- экспериментально уточнить рациональные значения основных параметров рабочих органов и общую конструктивную схему плуга для гладкой двухъярусной вспашки;

- обосновать технико-экономические преимущества плуга для гладкой вспашки с одноотвальными корпусами по сравнению с существующими оборотными плугами;

- разработать исходные требования и предложения промышленности по созданию плуга с одноотвальными поворотными корпусами для гладкой вспашки.

Во второй главе "Теоретические исследования" приведена методика проектирования и построения рабочей поверхности одноот-вального симметричного относительно стойки плужного корпуса для гладкой вспашки, имеющего цилиндрическую рабочую поверхность. Расчеты проводили по стандартной методике. При этом был определен: угол наклона лемеха к дну борозды f= 26°; максимальная высота рабочей поверхности корпуса Н тах = 40 см; угол наклона лемеха к стенке борозды у = 45°; ширина захвата корпуса В =40 см ; радиус исходной окружности для построения направляющей кривой (параболы) R = 140 см; вылет направляющей параболы 70 см; высота направляющей параболы 120 см; длина лезвия лемеха Е = 60 см.

Построены схемы оборота пласта, лобового контура и направляющей кривой лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга.

Также в этой главе приведено технико-теоретическое обоснование основных параметров и общей компоновочной схемы предлагаемого нами двухъярусного плуга для гладкой вспашки.

Рассмотрены условия равновесия плуга в плоскости поля, предусматривающие работу плужных корпусов как в право-, так и в

левооборачивающем рабочем положениях.

В результате силового анализа схемы двухъярусного плуга для гладкой вспашки (рис. I) получена система уравнений равновесия плуга в горизонтальной плоскости:

При знаке + - верхний знак соответствует правообора-чивающему, а нижний - левооборачи-вающему рабочему положению плуга,

где Ру

Ри

х »

продольная и поперечная составляющие силы тяги; г угол трения;

Го, ' Тог -УГЛЫ в плане корпусов

нижнего и верхнего ярусов; ЕМр, ИМ, -суммарные моменты от сил трения на полевых досках, сил сопротивления на корпусах нижнего и верхнего ярусов. Плечи сил

тт. ' * п - . •• относительно точки

Рис. 1. .Схема сил, действующих на двухъярусный плуг для гладкой вспашкй, . • в .плоскости поля: ' - ' •

-а) в правооборачивающём;.6) в левооборачивающем рабочем' полржении корпусов • • ■ _■■■■■•

присоединения Р плуга к трактору и параметры I , Е8 ,

ЕпД, С , Л взаимного расположения рабочих органов плуга приведены на схеме.

Технологической предпосылкой данного способа основной обработки почвы является условие, при котором движитель трактора должен находиться на определенном постоянном расстоянии от стенки борозды, а также агрегат должен быть уравновешен как в правооборачивающем, так и в левооборачиваицем рабочем положении. При невыполнении этих условий будут возникать нарушения технологического процесса. В первом случае рабочими органами плуга будет вырезаться не одинаковый по размерам почвенный пласт, вспашка не будет однородной, также невыполнение этого условия приведет к усложнении вождения пахотного агрегата. Во втором случае возникнет буксование и разворот плуга, что, в свою очередь, отрицательно скажется на агротехнических показателях работы агрегата. Рассматриваемый плуг для гладкой вспашки отличается от оборотных тем, что его рама не вращается в вертикальной плоскости, а поворачивается в горизонтальной. На оборотных плугах симметричное расположение рабочих органов как в правооборачиваицем, так и в левооборачивающем положениях достигается за счет вращения несущего бруса вокруг точки прицепа. А в нашем случае сама собой симметрия не получается. Ее необходимо обеспечить за счет параметров плуга и определения точки поворота.

Условно представив плуг в виде одного воображаемого корпуса (рис. 2) с правой и левой рабочими поверхностями, рассмот-. рим условия выполнения технологического процесса гладкой двухъярусной вспашки.

Анализ данной схемы делает очевидным то, что выполнение нормального технологического процесса гладкой вспашки становится возможным лишь при следующих условиях

-РА"-Спр. -Рдг- ОпР. Гле8 сЛР г"1 гПР Плеа п""'

т0 -ггв» ~рх=р* > > ~рУ =РУ ■

Поперечная составляющая линия тяги трактора при работе в правооборачиваицем положении равна и обратно направлена попе-Рбчной составляющей при работе в левооборачивающем положении:

=РХЧ . • Следовательно для обеспечения нормальной работы

Рис. 2. Схема для определения условия выполнения технологического процесса двухъярусной гладкой вспашки:

^ , - горизонтальные составляющие сил

сопротивления на корпусе при его работе в право-

оборачивающем и левооборачивающем положениях;

Рлр плев

*> » хч ~ поперечные составляющие линии тяги

трактора; - точка присоединения плуга к трактору; рлр лез _ содтавлящие Сил трения на полевых

ХУ

досках

агрегата плуг должен воздействовать на трактор однообразно как при работе в правом, так и в левом положениях. А этого можно добиться лишь симметричностью конструкции плуга в обоих рабочих положениях. Для этого необходимо определить положение точки поворота плуга в горизонтальной плоскости, обеспечивающей условие, при котором смещение е центра сопротивления (ЦС) плуга относительно точки прицепа было бы одинаковым при работе как в правооборачивающем, так и в левооборачиваицем положениях.

Рассмотрены три возможных положения точки поворота плуга относительно ЦС в продольном направлении движения: перед ЦС плуга, за ним и на нем (рис. 3). В первом случае, при котором величина смещения в ЦС плуга относительно точки присоединения больше нуля (рис. За), поворот бруса будет возможен только в точках, расположенных за ЦС плуга, при котором поперечное

Рис. 3. Схема возможных положений точки поворота плуга относительно ЦС:

а) е больше нуля; б) е меньше нуля и е равно нулю

смещение е будет уменьшаться, например в точке О1 . Здесь можно говорить о том, что е'«=-е ; е'^-е , то есть заданное условие не выполняется.

- п»

Соответственно и при повороте в точке 0 значения величин е" и е будут различны е ; е"фе , поворот не возможен без поперечных смещений.

Вывод - при б больше нуля точка поворота бруса 0 должна находиться за центром сопротивления плуга на пересечении линии направления движения РО , проходящей через точку прицепа, с брусом АЬ . Только при таком положении точки 0 будет выполняться условие, при котором е" =-е . При этом

Ь = Р0 =РБ + В0 =ЬП+ ф- (.2)

где | - угол установки бруса к направлению движения.

То же самое мы увидим, анализируя схему, в которой величина е * 0 (см.рис. 36). Точка поворота 0 находится на пересечении линии направления движения с брусом А В выше ЦС

плуга. В этом случае, поставленное наш условие выполнения технологического процесса, будет соблюдено.

Расстояние РО от точки прицепа до точки поворота бруса для этого случая можно описать формулой:

L = РО =РЛ- ОБ =Ln-а при е*0 , PO - L.n '

Подойдя, таким образом, к тому, что плуг должен быть симметричным относительно точки поворота, мы можем его рассматривать в любом из рабочих положений (правом и левом). Тогда это ведет к тому, что он будет уравновешен и в другом (правом или левом положении).

Для определения пределов изменения параметров конструкции плуга необходимо проанализировать их, выбрав какой-нибудь критерий. Нами был выбран показатель неуровновешенности Кн плуга в плоскости поля, который характеризуется соотношением между суммарными моментами сил сопротивления на рабочих поверхностях корпусов и сил трения на полевых досках:

к = ZMp-(ZMR,tIIMRJ _

Равновесие системы достигается при Кн=0 • Показатель неуравновешенности К н при оценке схемы агрегатирования позволяет определить, насколько схема удовлетворяет условиям равновесия и чем вызваны отклонения от равновесного состояния. Для анализа были взяты важные конструктивные параметры, как 8 ь , Е , ширина захвата одного корпуса 6 и С . Эти параметры рассматривались наш в зависимости от Кн ПРИ различных значениях углов Ц" и ^ .

Для подобного анализа конструктивных параметров плуга была разработана программа " РBUG " на языке F0F\lRaN -77, позволяющая в диалоговом режиме рассчитать значения Кн в любом выбранном диапазоне изменения рассматриваемых конструктивных параметров при любом выбранном диапазоне изменение углов if и с любым шагом.

При.анализе графических зависимостей, рассматриваемых нами конструктивных параметров, от Кн при if = 20...300 по-

лучены следующие оптимальные расчетные значения: 6 =40,6см;

I = 92 см; 1в = 42...45 см; С = 77,3 см; у = 26°А

При рассмотрении графиков зависимостей I , , Ь и С от Кн при ¡Г, = 39...49° получены такие оптимальные значения: 8 = 40,4 см, & = 94 см, е8 = 42,5 см, С = 77,6 см.

В третье главе "Экспериментальные исследования" описаны экспериментальные установки, приборы и оборудование, условия проведения экспериментов, объекты исследований, даны результаты агротехнических и энергетических оценок работы исследуемых объектов; проанализированы агротехнические и энергетические показатели работы экспериментального образца 4 корпусного двухъярусного плуга для гладкой вспашки в сравнении с 5 корпусным оборотным; описана методика и результаты обработки полученных экспериментальных данных.

Для определения усилий, действующих на исследуемый плуг, была разработана 3 корпусная тензометрическая установка.

Установка агрегатировалась с колесным трактором Т-15СК.

Методика проводимых исследований соответствовала требованиям ОСТ 70.4.1-80.

В результате исследований установлено.

1. С увеличением скорости движения агрегата \г увеличиваются горизонтальная продольная и поперечная составляющие тягового усилия и уменьшается вертикальная

(рис. 4а).

2. В исследуемом диапазоне изменения глубины вспашки (20...28 см) горизонтальная составляющая тягового сопротивления возрастает с увеличением глубины, а в интервале изменения глубины вспашки (20...23 см) происходит увеличение вертикальной нагрузки Я г и уменьшение боковой . Дальнейшее увеличение глубины приводит к некоторому снижению Я?, (рис. 46).

З.Полученные силовые характеристики симметричного корпуса находятся в основном в тех же пределах, что и аналогичные параметры серийного культурного корпуса.

В программу экспериментальных исследований были включены работы, связанные с определением агротехнических показателей-работы одноотвалышх плужных корпусов для гладкой двухъярус-,

7,5 Их.кн Кг,кН Кх У

7,0 -

6,5 - -

2,0 ,____й*

',9 2,0 2,< 2,2 2,3

б;

Рис. 4. Зависимость горизонтальной Ях , боковой Р» и вертикальной ^ составляющих тягового сопротивления от(а) скорости движения и(б) глубины обработки

ной вспашки и схемы их расстановки на раме плуга. В связи с этим была разработана и изготовлена лабораторно-полевая установка двугьщзусного плуга с одноотвалышми корпусами для гладкой вспашки.

Агротехнические показатели определяли в соответствии с требованиями РД 10.4.1-89. Установка представляла собой раму с подвижными продольными брусьями, имеющими отверстие для установки исследуемых плужных корпусов второго яруса с заданным расстоянием между ними, а для регулировки корпусов нижнего яруса были предусмотрены подвижные кронштейны.

Ддя получения более точной оценки агротехнических показателей работы одноотвальных корпусов и схемы их расстановки на раме плуга были проведены испытания в шести вариантах расстановки корпусов верхнего и нижнего ярусов (таблица I).

Таблица I

Варианты расстановки корпусов верхнего и нижнего ярусов

Показатели J В а и и а р т ы

! I ! 2 ! 8 ! 4 ! 5 ! 6

1 , см 90 90 90 100 100 100

, СМ 35 40 45 45 50 55

По результатам исследований установлено, что устойчивость хода испытываемой установки двухъярусного плуга с корпусом для гладкой вспашки по глубине на всех скоростях движения и во всех вариантах расстановки рабочих органов не превышала установленных агротребованиями среднеквадратичес-ких отклонений по глубине (+ 2 см). Коэффициенты'вариации по глубине и ширине захвата так же были в пределах 10% нормы.

Следовательно, корпуса для двухъярусной гладкой вспашки обеспечивают устойчивость хода плуга по глубине и ширине захвата, что является одним из главных условий его эксплуатации.

Наилучшие агротехнические показатели работы экспериментальной установки были получены при расстановке корпусов нижнего яруса на расстояние I = 100 см и расстоянии меяду корпусами низшего и верхнего ярусов 1Ъ = 45 см. Эти значения были определены как предварительные параметры расстановки рабочих органов на раме экспериментального образца двухъярусного плуга для гладкой вспашки.

Экспериментальные работы предусматривали также проведение полевых испытаний для получения материалов в реальных условиях, подтвердиакцих и уточняющих теоретические данные.

В процессе проведения эксперимента определялись такие величины, как глубина вспашки а , ширина захвата плуга В , степень крошения почвы К , глубина и качество заделки растительных остатков 3 , гребнистость пашни 9 , тяговое сопротивление плуга Р , устойчивость хода по глубине и ширине захвата.

Лабораторно-полевые исследования проводились в соответствии с ГОСТ 20915-75 (ст. СЭВ 5630-86) и ОСТ 70.4.1-80 "Испытание сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для глубокой обработки почвы".

Для выполнения намеченной программы был спроектирован и изготовлен экспериментальный образец 4 корпусного двухъярусного плуга для гладкой вспашки (рис. 5). Плуг был предназначен для вспашки почв с удельным сопротивлением до 0,9 кг*см^,

не засоренных камнями, на глубину до 30 см.

Экспериментальный навесной 4 корпусный плуг для гладкой двухъярусной вспашки состоял из поворотной рамы основного несущего бруса, гидромеханического механизма поворота корпуса,

Рис. 5. Экспериментальный образец 4-х корпусного двухъярусного плуга для гладкой вспашки

корпусов верхнего и нижнего ярусов, механизма навески, опорного колеса с механизмом регулировки по глубине хода корпусов.

Поворот корпусов для работы левооборачивагацей частью корпуса и наоборот, а также из рабочего положения в транспортное производится•при помощи гидросистемы трактора.

Плужные корпуса второго яруса имели возможность горизонтального поворота в специальных стаканах, вмонтированных в поворотном брусе. Аналогичные устройства имели и корпуса первого яруса, однако ось их поворота наменяет свое положение относительно поворота бруса в зависимости от право- или левооборачи-вающего положения корпусов второго яруса. Специальное кинематическое устройство позволяет при повороте основного (поворот-

ного) бруса разворачивать в соответствующее положение корпуса как второго, так и первого ярусов.

За эталонный был взят 5 корпусный оборотный плуг. Оба агрегатировались с колесным трактором Т-15СК.

Анализ работы макетного образца и эталонного плуга на устойчивость по глубине обработки показал, что они довольно стабильно идут на заданной глубине и коэффициент вариации здесь составил для экспериментального образца V =6,52... ...11,9, а для эталонного плуга - V = 7,33.,.12,1б£.

По ширине захвата лучшие показатели в пределах требований агротехники у 4-х корпусного двухъярусного V = 1,79, при V = 3,21 и 5 корпусного оборотного.

Для проведения анализа качественных показателей работы исследуемых пахотных агрегатов, нами была проведена первичная обработка, полученных при полевых опытах, экспериментальных данных. Она включала в себя: исследование результатов наблюдений на наличие в них грубых ошибок, с исключением последних из дальнейших расчетов; подсчет в соответствии с ГОСТ 11.04-74 (СТ СЭВ 876-78).

Анализ экспериментальных данных заключается в нахождении аналитических зависимостей, описывающих исследуемый процесс. Для этого нами был использован универсальный метод подбора полиноминальной регрессивной зависимости, принимающей вид уравнения первого, второго и более высокого порядка. При этом с увеличением порядка повышается точность аппроксимации до заданного уровня.

Полагая, что для наших расчетов достаточная точность аппроксимации достигается подбором полиноминальной зависимости до третьего порядка, и используя формулы для расчета значений ортогональных полиномов Чебышева, коэффициентов регрессии, количества приращений и определение значения нормированных переменных с помощью математических расчетов получаем полиноминальные уравнения регрессии рассчитанные по реальным значениям экспериментальных показателей.

Все показатели агротехнической и. энергетической оценки работы экспериментального образца плуга для гладкой двухъярусной вспашки с одноотвальными плужными корпусами, полученные при проведении полевых опытов, были рассмотрены нами в зависимости ' от скорости двиавния агрегата.

Используя вышеуказанную методику анализа экспериментальных данных, были получони* гаЕИСимссти, описанные пояиноминаль-ными уравнениями регрессии до 3-го порядка, на основе которых мы теоретически рассчитали значение каждого из оцениваемых параметров цри различных скоростях движения.

Полученные полиноминальные уравнения регрессии до третьего порядка, описывающие зависимость агротехнических и энергетических показателей работы исследуемого агрегата от скорости движения IГ , имеют вид:

Б -48И205*53,1931\Л-20ДО91У'-2,4949У3 (5)

0 «-4,3152«- 5,7276 V-2,3877V* + 0,3278 V3 (6>

К = -613,2853+810,6035У-315,7382.У+40,1995 V* 17)

Ъ - 97,1749 +2,0679V-3,0159\/г+ 0,7765^ (8) Р*А=7Н,4217- 812,4605У+314,9667V-40,4459 V3

В четвертой главе "Технико-экономическая эффективность применения 4 корпусного двухъярусного плуга для гладкой вспашки" приведен расчет экономической эффективности применения двухъярусного плуга с одноотвальными корпусами для гладкой вспашки в сравнении с существующим двухъярусным плугом ПВД-4-40.

Расчет экономической эффективности, проведенной согласно ГОСТ 23738-79, ГОСТ 23730-79, показал, что за счет снижения прямых эксплуатационных и приведенных затрат на единицу наработки, удельных капитальных вложений годовой экономический эффект от применения новой машины составит 342 рубля.

Данный расчет произведен без учета прибавки урожая и экономического эффекта от применения технологического процесса гладкой двухъярусной вспашки.

ВЫВОДЫ

1. Анализ различных тенденций в развитии основной обработки почвы показал (выявил) агротехнические и технико-экономические преимущества гладкой (в том числе и двухъярусной) вспашки, позволяющей повысить урожайность сельскохозяйственных культур на 5-7% и отказаться от дополнительных нерациональных трудовых и энергетических затрат, сопутствующих вспашке полей традиционными плугами загонным способом.

2. Разработанный опытный образец 4 корпусного 2-х ярус-

ного плуга для гладкой вспашки, позволил совместить технологические операции ярусной и гладкой вспашки, за счет использования в его конструкции в качестве рабочего органа одноотваль-ных поворотных в горизонтальной плоскости симметричных относительно стойки плужных корпусов.

3. Теоретически обоснованы основные параметры рабочего органа: максимальная высота рабочей поверхности Нтах = 40 см; угол наклона лемеха к дну борозды vf= 26°; угол наклона лемеха и стенке борозды f = 45°; ширина захвата корпуса

В = 40 см; радиус кривизны отвала R = 140 см; длина лезвия лемеха I = 60 см; вылет направляющей параболы 70 см; высота направляющей 120 см.

4. Получены аналитические зависимости определяющие устойчивую работу 2-ярусного плуга в плоскости поля, как в право-оборачизающем так и в лезооборачивающем рабочих положениях.

5. Исходя из специфики технологического процесса 2-ярусной гладкой вспашки обоснована общая компоновочная схема плуга.

6. Разработанная на языке " FoRiRQN-77 " программа "PL'JG", позволила в диалоговом режиме получить следующие оптимальные значения основных параметров конструкции: расстояние между корпусами верхнего и нижнего ярусов [0 = 45 см; расстояние меаду одноименными корпусами I = 94 см; ширина захвата корпуса

6 = 40 см; расстояние от точки прицепа до носка лемеха первого корпуса С = 77 см; угол установки лемеха к стенке борозды {-о = 39-49°; угол установки лемеха к дну борозды if = 26°.

7. Проведенный в полевых условиях силовой анализ одноот-вальных плужных корпусов для гладкой вспашки в исследуемом диапазоне изменения глубины (20-28 см) и скорости (1,5-2,3 м/с) показал, что горизонтальная R х , вертикальная R г и боковая

составляющие тягового сопротивления находятся в основном в тех же пределах, что и аналогичные параметры серийного культурного корпуса.

8. В процессе полевых испытаний экспериментального образца 2-ярусного плуга для гладкой вспашки проведенных в сравнении с эталонным 5-корпусным оборотным плугом получены следующие показатели агротехнической оценки: среднеквадратическое

отклонение по глубина вспашки - S =*1.5 см: ореднеквапра-тическое отклонение по ширине захвата - 5 =*6 см; крошение (частицы ф менее 50 мм) - 63,36?; заделка растительных остатков - 96,4^; гребнистость поверхности пашни - 4,7 см.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Технологические и конструктивные особенности перспективных плугов для гладкой всшшки и новый метод оценки их эффективности,- Труды ВИМ, 1989, т.120, с.231.,.240 (соавторы Мамедова Л.В., Сизов O.A.).

2. Агротехническая и технико-экономическая целесообразность создания плугов для двухъярусной гладкой вспашки,- Труды ВИМ, 1989, т.123, с.80...66 (соавторы Мамедова JL.B., Сизов O.A.).

3. Перспектива создания плугов для двухъярусной гладкой вспашки.- Тезисы докладов Всесоюзной науч.техн.конф. по современным проблемам земледельческой механики,- Мелитополь, 1989, с.75...76 (соавторы Мамедова Л.В., Сизов 0.AJ.

4. Разработка 4-корпусного плуга для двухъярусной гладкой вспашки.- Тезисы докладов автоматизации технологических процессов в агропромышленном комплексе.- Новосибирск, I98S, с.125...126.

5. Агротехнические показатели работы поворотных корпусов для двухъярусной гладкой вспашки.- НГБ ВИМ, 1989, вып.75,

с.17...20.

6. Преимущества гладкой вспашки и технические средства для ее осуществления,- Тезисы докладов Всесоюзного агропромышленного науч.техн.общества по сокращению затрат ручного труда в горном и предгорном земледелии.

7. A.c. № 1639438 СССР. Плуг для гладкой пахоты./O.A.Сизов, Л.С.Орсик, D.A. Спирюхонов, Л.В.Мамедова, П.Н.Бурчвнко/.Открытия. Изобретения. - 1991,Бюл № 13.