автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности использования трактора "Кировец" за счет снижения воздействия движителей на почву

я? §

со

На праяах рукописи

АКПАСОВ Владимир Анатольесич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРА "КИРОВЕЦ" ЗА СЧЕТ СНИЖЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДВИЖИТЕЛЕЙ НА ПОЧВУ

05.20.01 -механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САРАТОВ-¡998

Работа выполнена па кафедре "Мелиоративные и строительные машины" Саратовского государственного агроинжаюрного университета.

Научные руководители:

Кандидат технических наук, профессор Кандидат технических наук, доцент

| А.С. Аникин ) В. В. Слюсаренко

Официальные оиионенгм:

Доктор-технических наук, профессор Кандидат технических наук, профессор

С.А. Ивженко Ю.А. Иванов

Ведущая организация:

Министерство сельского хозяйства Саратовской области, отдел тсхничсск-политки и организац>1и агросервиса. * . ,

Зашита диссертации состоится 27 марта 1998 г. в 12 часов на заседании диссс тационного совета Д. 120.04.01 Саратовского государственного агроинженерного ун всрситста по адресу; 410740, г. Саратов-, ул. Советская, 60 СГАУ.

, С диссертацией можно ознакомиться и библиотекеуниверситста.

Автореферат разослан февраля 1992 г.

Уче11ЫЙ секретарь диссертационного совета, .

доктор технических наук, профессор

Н.П. Вол осев и ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальное »ь работ. Оснонной задачей сельскохозяйственного производства страны является обеспечение населения продувами питания, а также обеспечение сырьем различных отраслей промышленности. Выполнение данной задачи списано с необходимости повышения его производительности путем всестороннего укрепления материально-технической базы производства, широкого применения иптспеиинмч технологий возделывания сел!.схохо зийствеиных культур, ведущих к повышению их урожайности. Важнейшим резервом поиышения производительности и сельском хозяйстве, является масштабное применение энергонасыщенной техники, обладающей иысокой скоростью, маневренностью, повышенной мощностью, которые оснащались бы необходимым, правильно выбранным, набором сельскохозяйственных машин и орудий.

В настоящее время о сельском хозяйстве широко используются высокоскоростные, энергонасыщенные трактора типа "Кировсц", применение которых, позволяет эначнтезыю уислнчить производительность машинно-тракторного парка, существенно сократить агротехнические сроки выполнения сел ;.скохозяйст вен них работ.

Однако а результате большой массы при выполнении полевых работ их ходовые системы оказывают значительное воздействие на почву. Как правило, оно носит отрицательный характер. Истирание почий, по следам движителей, приводит к возникновению опасности ветровой эрозии, ухудшению структуры почпы. Повышение плотности и твердости почвы по следам движителей приводит к нарушению ее водного, воздушного и теплового режимов, что приводит к изменениям условий биологической активности растений. В результате этого снижается плодородие и общая урожайность «отделываемых культур.

В связи с этим задача разработки н внедрения нооых технических решений направленных на уменьшение вредного воздействия ходовых систем тракюров типа "Кировсц* па почву, является актуальной.

Цель исследований - повышение эффективности использования тракторов "Кировсц" при производстве полевых работ за счет снижения отрицательного воздействия

движителей на почву посредством использования накладных бандажей.

Объект кселедопацнн. В качестве объекта исслсдоааиик взят процесс рзаимодсС ствия колесного движителя трактото "Кировец" с почвой.

Методика исследований предусматривала, разработку теоретических положена и получение на их основе расчетных формул для определения степени влияния шлеоп почвозацепов па процесс взаимодействия колесного движителя с почвой.

Теоретические исследования выполнялись на основе известных положений, за конов и методов классической механики н математики. С целью проверки достоверно стн основных положений теории проводились сравнительные экспериментальные ие следования, обработка результатов осуществлялась методами математической стати стики с применением ЭВМ.

Научная новизна результатов исследования заключается в полученных закоио мерностях, описывающих влияние почвозацепои на процесс взаимодействия единич ного колесного движителя с почвой, учитывающих их высоту, шаг и коэффициент на сыщенности рисунка протектора. Разработана и обоснована конструкция накладной бандажа для движителей тракторов "Кировец", позволяющая снизить его негативно* влияние на почву, за счет уменьшения высоты почвозацепов.

Практическая ценность работ я реализация результатов исследования. Полу ченные зависимости могут быть использованы на стадии проектирования доиы> крупногабаритных тракторных шин, предназначенных для использования в сельскохозяйственном производстве. Использование накладных бандажей для движителе? трактора "Кнровец" позволяют снизить прирост плотности почвы в следах на 7-14%, твердости - на 26 %, уменьшить глубину следа на 35 %. Экономический эффект от использования накладного бандажа на посеве зерновых культур за счет снижения потерь урожая по следам движитслсй'в ценах 4 квартала 1997 года составил 6236 тысяч рублей на один трактор. , > »

Предлагаемый накладной бандаж испытан и внедрен а АО "Горькорсченское" Новоузенского района, и фермерском хозяйства "Шанс", АОЗТ "Козловское" и АОЗТ "Борец" Питерского района Саратовской области. ■'

5 •

(

.Апробация. Результаты исследований-доложены, обсушены и одобрены на ау'шо-тсхничсских конференциях Саратовского государственного агроинженерного ниверситста d 1995-1997 г.г. н на расширенном заседании кафедры "Мелиоративные и гроительные машины" СГАУ в 1997 году.

г

Публикации. По материалам диссертационных исследокапий опубликовано че-ырс работы общим объемом 1,17 печатных листа.

. Структура п обьем работы, Диссертация состоит m введения, четырех раздело», 5щих выводов, списка используемой литературы и ппцдожсний. Работа изложена 1162 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 10 приложений и 37 ри-икоо. Список используемой литературы включает 85 наименований, из них 10 на юстранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и излагаются ос-)1шыс наушме положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Состоялне вопроса, цель в зад vf исследования" рассмотрены (зико-механичсскнс свойства почвы и их изменения в результате воздействия' ходо-IX систем сельскохозяйственной техшки, а также их влияние ца урожайность воздеваемых культур. Выполнен анализ различных путей и способов снижения вредного здейетвия движителей на почву. ■ * •

Анализ литературных материалов показывает, что изменения происходящие в >чвс, в результате воздействия на нее движителей, зависят от свойств и структуры чвы, соотношения а ней количества минеральных частиц, воды, воздуха, а также ганичсских и органоминеральных включений. Установлено, что по следам различна сельскохозяйственных тракторов, а особенно тракторов типа "Кировец", значи-1ык> увеличивается плотность и твердость почвы, ухудшается качество макроагре-пгого состава, что приводит к снижению плодородия почвы и урожайности сель-эхозяйствснных культур.

Приеденный анализ работ, по вопросу снижения воздействия движителей ко-

лесных машин на почву, показывает, что решении направлены на снижение давления в нише контакта, путем увеличения ооплощади : уменьшения ширужн на колесо. При рассмотрении различных путей и способов решения »опроса отмечено, что они наряду с преимуществами обладают рядом недостатков, сдерживающих их широкое применение »сельском хозяйстве.

В связи с этим рассмотрение процесса взаимодействия колесного движителя е г «шой и.разработка простого, »ффекти нного способа снижения его негативных последствий, представляет теоретический и практический интерес.

В соответствии с поставленной целью диссертации и на основании анализа литературных материалов определены следующие за;шчн:

1. Обосновать технические решения, направленные на снижение отрицательного воздействия движителей на почву.

2. Разработать математическую модель процесса взаимодействия ппевматиче-ского колеса с почвой.

3. Проверить зксперимсизалыю достоверность теоретических исследований.

4. Дать жономическую опенку использования накладных бандажей.

Во второй главе "Теорешчсские исследовании влияния иочвомцепов |ш процесс кзанможнетвнм колесного лвижнзеля с ночной" рассматриваются вопросы влияния высоты почвозацепов на распределение нормальных напряжений и почве и касательную силу тяги колоса.

Нормальное напряжение для линейно-деформируемых сред в общем случае определяется но следующему выражению:

о , - уРг ' / 2 к Я

(I)

где V • ко зффициепт концентрации напряжений по оси действия сосредоточенной нагрузки, являющийся показателем среды определяющим распределение напряжений; К - расстояние от рассматриваемой точки с вертикальной координатой до точки приложения нагрузки Р.

Следует отметить, что при коэффициенте равным трем (у=3) выражение соот-

îTcraycT теории упругости. При этом at не зависит от упр>гих констант ц и Е (козф-ициенг бокового расширения и модуль осевой деформации]!.

При определении нормального напряжения в почве от давления единичного косоного движители сделаем допущения:

-этмецим опорную поверхность с большим радиусом кривизны горизонтальной оверхпостью прямоугольной формы с илощадыо равной площади пятна контакта;

- нагрузку на почву в зоне контакта представим в виде равномерно распределен-ой по всей площади контакта, а се значение примем равным средней величине давлс-ип единичного колесного движителя на почву;

- почва является линейно-деформируемой средой с коэффициентом концентрами напряжения по оси приложения ехкредоточенной нагрузки равной v.

Среднее давление единичного колесного движителя и площадь контакта шины одоса с почвой, приведенную к условиям работы на почвенном oci ювании, опреде-яется по ГОСТ 26953-86.

Ширину площади контакта колоса с почвой примем равной 2Ь, ее длину - 2а.

Разобьем площадь контакта на участки площадью <1F со сторонами dx и dy, на-рузку на каждом таком участке примем как сосредоточенную силу dP (Рис. 1 ).

к

Рис. 1. Схема для расчета нормальных напряжений в почве

Расстояние от рассматриваемой точки до гочки приложения элементарной силы определим по формуле:

а = ^к-хА)3+(у-уА)Ч7

(2)

Заменяя в выражении (1) сосредоточенную силу <1Р па ч<3хс!у, с учетом выраж« ния (2), получим вертикальное напряжение и точке А от действия элементарной силы ь!Р:

__у^х-Лу-г"_

На основании метода суперпозиций, вертикальное напряжение о« и точке А поч венного массива с координатами (Ха, Уа, 0) примет вид:

о.

щг1 л г скс!у

/ к

Найденное аналитическое решение данного выражения для определения макси малышх нормальных напряжений при условии (Хл=Ул=0); у=3, выразится следу10 щим образом:'

7аЬ(а'+ Ьг+2/.2)

о, = 0,637 <|

аг«б

(5)

7^7ГТьТ77' (а1 +-г!ХЬ* + г1)-/»1 + Ь* + где а и Ь - половина длины и ширины прямоугольной площади контакта.

Данное аналитическое выражение используется в ГОСТ 26954-86 для определения нормируемого показателя воздействия движителей - максимальных нормальны) напряжений в почве на глубине г=0,5 м.

Представленная зависимость хорошо описывает максимальные напряжения под единичным колесным движителем лишь иа значительной глубине. При расчете на пряжений на незначительной глубине от поверхности приложения нагрузки результа ты будут неизменно отличаться от реальных значений, так как в основе вывода фор мулч лежит допущение упруг ости почвы. К тому же зависимость не учитывает нали чие на шипе почвоза ненов.

Дня определения степени влияния почвозацепов на определение нормальных напряжений в почве, рассмотрена шипа, имеющая почвозайепы прямоугольной фор-иы (рисунок протектора принят симметричным ненаправленным с коэффициентом насыщения Кн).

Опорная поверхность шины с почвой представлялась в виде штампа с выступа-пи, имитирующими почвозацепы, се ширина принималась равной ширине протектора лины (Рис. 2).

2Г

Рис. 2. Схема для расчета нормальных напряжений в почве с учетом почвозацепов

Рассматривая колесный движитель, опорной поверхностью которого является ючва, необходимо учитывать то, что в результате приложенной вертикальной на-рузкн на колесо почва подвергается деформации.

Закономерность сжатия почвы наиболее полно отражает зависимость между дс-[юрмацией и напряжением, предложения я проф. В.В. Кацыпшым:

ч = о „Л —Ь о.

где о0 - предел прочности грунта на одноосное сжатие. Па; к - кол])фициснт объемно) сжатия грунта Н/м3; Ь - величина деформации, ■ •.

Средняя глубина погружения опорной поверхности, к которой приложена ра прсдеясшшя нагрузка <], в аналитическом виде примет вид:

Ь = (ц /а0)/к

(7>

Очевидно, что значение глубины погружения в почву опорных поверхиост« почвозацепов и промежутков между ними будут отличаться. Формула, для определ ии* глубипч погружения опорных поверхностей почвозацепов, имеет вид:

ь3 = ь + ь;(1-ки)

(8)

для опорных поверхностей промежутков между выступами:

Ь.-Ь-Ь'зК.

(9)

где Ь/ - высота выступов.

Вертикальная координата, от рассматриваемой точки почвенного миссии,I с к< ординатами (Ха, Уа, 0) до опорных поверхностей почвозацепов, будет равна:

г, = г-ЬЦ1-Км)

(10)

для промежутков между ними:

(П)

Ввиду того, что разница деформации почвы между опорными поверхностям почвозацепов и промежутков между ними нешачнтсльна, зависимость изменения ра» нределенной нагрузки от де<|юрмации можно принять линейной, тогда коэффициент перехода от среднего значения распределенной нагрузки к се действительным зиач ниям выразится следующим образом, для опорных поверхностей почвозацепов:

К , - 1 + Ь',(1 - К .)/ Ь

. (12)

для опорных поверхностей промежутков между ними:

К. - I - Ь'.К. . / Ь

и

Тогда распределенную нагрузку на опорных поверхностях почвозацепа и про-сжутках между ними можно записать следующим образом:"

Ч» =КвЧ

(14)

(15)

Таким образом, нормальное напряженке для точки А с координатами (Хд, Уа, 0) исет следующий вид, для опорной поверхности почвозацепов:

dx-dy

I-i -b l(i-l)

vnK,z; jl i 2я:

^-ХдУ+бг-УлУ + йП

т опорных поверхностей промежутков между почвозацепамн:

<4—J }-ZF

(16)

(17)

цс t - шаг почвозацепои м; п - количсстио почвозацепов находящееся в зоне контакта шны с почвой.

Общее нормальное напряжение oí на основания принципа суперпозиций будет апно сумме а^от действия распределенной нагрузки по опорной поисрхлоспг почво-ацелов и сг^от действия распределенной нагрузки по опорной поперхнз;ги проме-сутков между выступами.

ст;=ог>+ог<

(18)

Или

о =

vq 2к

dx-dy

„ Ь <K«-H{¡-1>

/ —

„ а и

j

dx-dy

- ^"""Sx-xj^c-yA)2^;!^

(19) _ .

Нагружснис колеса ведущим моментом обуславливает при движении машин возникновение касательной силы тяги в зоне контакта колеса с почвой. Доя пневмат! ческих шин с почиозацепами касательная сила тяги обусловлена напряжением сдвиг и среза почвы.

Составляющую касательной силы тяги колеса, возникающую при сдвиге почв! его элементами, разделим на две составляющие: по опорной поверхности выступ о гточвозацепов и по опорной поверхности промежутков между ними (Рис. 3).

Рис. 3. Схема для расчета касательной силы тяги

Составляющая касательной силы тяги колеса, необходимая для преодоления сдвига почвы по опорной поверхности почвозацепов, выразится следующим образом:

А, (20)

где - касательное напряжение на опорной поверхности выступов почвозацепов; аЛ, - элементарные площадки опорных поверхностей выступов почвозацепов, здесь 1)Л,=2Ьс1х,; Ь • половина ширины протектора шины.

Вторая составляющая будет иметь »ид:

F., = ft„ (JA,,

«11 1 «и »

АП (2 ^

где тСДп - касательные напряжения на опорной поверхности промежутков между почвозацепами; элементарные площадки опорных поверхностей промежутков между почвозацепами, здесь <lA=2bdxn.

Напряжение сдвига от соответствующей деформации выражается по зависимости, предложенной проф. В.В.Кацыгиным:

lh(A/K,)

(22)

сЬ(А/ К,) )

где ч - распределенная нагрузка; Г« - коэффициент трения скольжения; Гпр - приведенный коэффициент трения зависящий от коэффициентов скольжения и покоя; А -величина сдвига; К, - коэффициент деформации.

Наибольший сдвиг и срез почвы можно представить и как произведение коэффициента буксования 5 на длину опорной поверхности колеса, т.с Л~5 Ь.

При определении составляющих касательной силы тяги необходимо учитывать го, что коэффициенты трения покоя и скольжения зависят от прилагаемой нагрузки. Цля различных поверхностей они будут отличаться и примут некоторые значения, за-тсящие от величины распределенной нагрузки, на опорных поверхностях ночвоэаце-юв и промежутков между ними.

Таким образом, значение составляющей касательной силы тяги колеса, нсобхо-1Имой,для преодоления сдвига почвы по опорпой поверхности почиозаценов, нахо-;игся по формуле:

„ 1Кн»|(|-1>/' г N

F^bl^qK^ /

м i(i-i)

f

1 + -

{ ch(8x/K,) J

ih^dx

K. (23)

ля сдвига почвы по опорным поверхностям промежутков между почвозацепами: ii

р^-гьг^чк.! j

•-I tK„»l(i-n

I f-^'J-j.l3-dx

ch(fix/K,)J K, (24)

Напряжение тср, возникающее при срезе почвенного кирпича боковыми гранями почвозацспов высотой Ьз', будем считать независимыми от деформации. Тогда, составляющая касательной силы тяги колес;!, обусловленная силами сонротнвлешзя срезу почвенных кирпичей боковыми гранями гючвозацезюв, выразится следующим образом:

(25)

Общая касательная сила ткз и колеса будет равна сумме всех составляющих, т.е.:

Р.

(26)

Или

Р. =2Ьч

„ 1к„.|<1-|>

I

'-I 1!1-|)

1 + -

сИ(5х/К,),|

1Ь—<1х +

к.

+ 1

'-I |КНН(Ы;

1+-

г„

сЬ(бх/к,);

к.

+ гт^ь'зП

(27)

Полученные в результате теоретических исследований уравнения (19) к (27), позволяют определить нормальные напряжения и почве при воздействии на нес нагрузки от движителей и касательную силу тяги последних с учетом высоты и шага лочвозаце-пов, а так же коэффициента насыщенности рисунка протектора.

Ввиду того, что аналитическое решение интегралов формул сложно и громоздко, вычисление производилось по специально разработанным программам в программируемой среде "Турбо Бейсик" для ШМ-совместимых ЭВМ. В программе значение интегралов расгчитывалось численным методом интегрирования Гаусса, значение двойных интезралов в формуле (19) рассчитывалось по подпрограмме, в основе которой лежит его сложная кубатурная формула." Проведенные расчеты по уравнениям (19) и (2Щ показывают хорошую сходимость с результатами экспериментальных исследований.

В третьей главе " "Программа и мешдяка экспериментальных исследований рассматривается общая и ряд частных методик.

В качестве объекта исследования был принят процесс взаимодействий диижше-ля трактора "Кировец" с почвой.

В лабораторных условиях проводились исследования по определению влияния высоты выступов штампа на распределение нормальных напряжений в грунте.

Специальные сравнительные испытания тракторов с серийными днижнгслямн и движителями, оборудованными накладными бандажами, проводились н полевых условиях с соблюдением ГОСТ 7057- 81.

Накладной бандаж (Рис.4.), состоял из набора эластичных пластин 1, уложенных и межпротскторное пространство, точно копируя его. По центру протскюра элементы соединялись тросом 2, который укладывался зипагообразно между протекю-рамн 3. По нср1н|к'рии протектора элементы крепились к гибким тросовым стяжкам 4, которые охватывали боковины шины. Концы тросов соединялись с помощью замкового устройства 5.

Рис. 4. Схема установки накладного бандажа

В ходе проведения экспериментальных исследований определяли: шотност почвы (методом режущего цилиндра), ее твердость (плотномером Рсьикина) и макре агрегатный состав (методом сухого рассева, предложенного Н.И. Савиновым), глуби ну следа специальным прибором со евободнопадакмцнми стержнями. Определял ос распределение максимальных нормальных напряжений датчиками типа "ДМП", о специально изготовленными чувствительными элементами.

Основной способ измерении при проведении сравнительных тяговых испытапи! - тензометричсский, с синхронной записью измеряемых величии, для реализации ко торого был создан измерительный комплекс, состоящий из следующих приборов. Из мерительные: тснзомстричсскис полуоси, проволочные и фольговые резисторы, ин Аукционные счстчнкн, тслзометричсское звено, счетчики расхода топлива. Регнстрн рующис: магнитоэлектрический осциллограф, усшмтсль, блок клеммнмх колодок, тс косьемники, соединительные кабели и разъемы.

При проведении сравнительных тяговых испытаний замерялись следующие па рамстры: крутящие моменты на полуосях трактора, частота вращения полуосей, тяге вое усилие, расход топлива, -частота вращения путеизмерительного колеса. Загруз к трактора осуществлялась другим трактором, выполняющим роль загрузочного.

В четвертой главе "Результаты экспериментальных исследований и их анализ приведены данные, полученные в ходе лабораторио-стендовых исследований и срав нитсльных испытаний трактора "Кировец" с серийными движителями и движителям: с накладными бандажами.

Определена эффективность использования накладного бандажа для движител трактора "Кировец" на посевных работах за счет снижения потерь урожая в следах

По результатам лабораторио-стендовых исследований были получены эыпир« чсекис зависимости, графическая интерпретация которых представлена на рисунке 4.

Анализ зависимости распределения нормального напряжения от высоты высту нов штампа массиве исследуемого грунта показал, что при их увеличении наблюдаел ся повышение напряжений. При этом наибольшая интенсивность увеличения прослс живасгся в верхних горизонтах. Увеличение высоты выступов до 20 мм,

в слое 10 см привело к росту напряжений на 23,2 кПа. При рассмотрении нижележащих горизонтов, влияние высоты выступов менее значительно и в горизонте 30см повмсилосьна 10,1 кПа.

По результатам замера и теоретических расчетов построены графики распределения максимальных нормальных напряжений по глубине почки при проходе трактора К-701 с серийными движителями и движителями с накладным бандажом (Рис. 5).

е.,

«Па 125

КЮ

Ю

/

— — г s 3

и 16

го

с„

.п.

160 но ПО (ОС (О 69 «9

ге

N ---

г "

----

-- —— ■

0J

а.г

0А U.n

Рис. 4. Изменение нормального мапгнягення ог вмлл>|ы »ысгупо» ппамня: I • ка Шубине0,lu; 2 - 0,2 м; 3 - 0,3 м

1Ъ(с. 5. Ишснсние максимальных №>рмят,ных

иаиряжений мо » лубнкс прн i'ï* ;xi wic

гратор» К-701: I —»——«ркНннй

2-—»» — дкнжн1сль

с накладным баилажом : --- теоротическоп;

- якспврв*внга*ь«ов

В ходе анализа полученных данных, выявлено, что наибольшие значения наряжений получены при проходе трактора с серийными движителями. Применение складного бандажа позволило снизить максимальные напряжения. В верхнем гори-жтс почвы ка глубине 15 см на 21,4 %, а в более глубоких горизонтах оно незначи-1Пыю и па глубине 45 см составляет лишь 5 %. Такое положение можно объяснить :м, что, При проходе трактора с серийными движителями иочвозанены, имеющие 1льшую высоту, внедряясь в почву, вызывают значительные нормальные напряже-1Я под опорными новерхносШми, приводи к образованию локальных зон с высокими

значениями напряжений.

В результате этого в одном горизонте почвы образуются зоны, имеющие раз личное напряженное состояние. Следовательно, значение объемной деформации этих зонах будет различно, что приводит к перемещению макроагрегатов и части! почвы относительно друг друга, в результате чего они истираются и перераспреде лнются в более плотную упаковку. Это приводит к общему ухудшению качества мак роагрегатного состава почвы и увеличению ее плотности.

Применение накладного бандажа привело к тому, что образование таких зо становится менее выраженным, а при подборе толщины баидажа полностью нсклгс чающего почвозацепы к вовсе отсутствуют.

Отличие эмпирических значений от полученных расчетным путем обусловлен тем, что при определении напряжений, реальная распределенная нагрузка по' опорно поверхности колеса была заменена ее средним значением. Теоретическая величина нг пряжения ниже, чем в реальных условиях и для серийного движителя составляет 16 ^ Применение накладного бандажа привело к снижению этого отличия до 10 %. Эт указывает на то, что снижение высоты почвозацепов приводит к уменьшению иера! номсрности распределенной иагрузки по опорной поверхности контакта шины колес с почвой.

Важнейшим показателем оценки эффективности применения накладного ба! дажа явилось определение уплотнения почвы по следам движителей трактора, оказь ваюшес существенное влияние па урожайность возделываемых культур.

Выявлено, что наибольшему уплотнению почвы подвергается верхний слой 0...20 см. После прохождения трактора плотность по следам, в зависимости < давления в шинах, составила 1,33...1,39 г/см} у серийного движителя и 1,26—1,34 г/о у движителей оборудованных накладным бандажом, что выше плотности почвы В1 следа на 12,7...17,8% и 6,7... 13,5%соответственно.

При оценке эффективности применения накладного бандажа определялась твердость почвы, т.к. она влияет не только на динамику всходов и последующее ра питие растений, но и на энергозатраты при последующей обработке почвы.

Полученные данные по тисрдостн почвы, также указывают на то, что применение накладного бандажа положительно влияет на проиосс взаимодействия движителей е почвой. Снижение твердости в среднем акта вило 26 %.

При оценке эффективности применения накладного бандажа, наряду с основными "араметрими почвы, определялась глубина следа после прохода трактора К-701 с серийными движителями и движителями, оборудованными накладным банда-ком. Результаты эамеро" приведены в таблице.

Влияние применения накладного бандажа и давления и шинах на г лубину следа

движителей трактора К-701

_______________ Глубина ■олеи, мм

Давление воздуха в ши- Серийный движитель Движитель с накладным

нах, МНа бандажом

Н, мм II, мм

0,13 кк 57

(>,Н 67 47

0,1 >9 62 44

Анализ полученных данных покачал, что использование накладного бандажа пособствовало значительному уменьшению I лубины следа, состаиляи 29...35 %.

Причиной снижении глубины колеи после прохождения трактора с движителем, ■борудованным накладным бандажом, явилось то, что при использовании накладною >андажа, более чем вдвое снизилась высота почнозацепа. Уменьшение величины проникновения почвоэацепа » почву способствовало снижению количества разрушаемых рязей между частицами и макроагрегатами почвы, что привело к снижению остаточ-юй деформации после снятия наг рузки.

В ходе экспериментальных исследований производилась качественная оценка ¡акроагра-атного состава почвы. Анализ данных Показал, что воздействие движигс-еЙ трактора приводит к ухудшению показателей макроагрегатного состава. Оцнако, 1ослс прохода движителей, оборудованных накладными бандажами, качество макр*>-

агрегатного состава почпы несколько лучше, чем после прохода трактора с серийными движителями. Так коэффициент распыления уменьшился на 26 %, хюффицнмп глыбистосги - 18 %. Наблюдается незначительное увеличение коэффициента структур! юсти почпы. ' * Исследования влияния давления воздуха о шинах на процесс взаимодействия движителей с почвой показали, что снижение давления воздуха в шине, с 0,13 МПа до 0,09 МПа, существенно снижает его негативное последствие. Выявлено, что снижение уплотнения составило около 30 %, твердость почвы снизилась о 1,5 раза, глубина следа на 38 % 4 ■

Объясняется это тем, ито снижение давления приводит к увеличению площади . контакта шины с почвой, а зто, в свою очередь привело к снижению давления донжи-теля на почву, . . .

Результаты тяговых испытаний позволили провести сравнительную оценку тя-I ово-сцепных свойств трактора, графически изображенных па рисунке 6.

А

"v

и

ч

2. "Л

- • 1

/ >•* 2 \

1 /

/ с X

/ 'ь • 1

го за *о го ео

Рис. 6. Тяговая характеристика трактора К-701, поле подготовленное под посев,

II режим, 2 передача: 1 —>- • —— серийный движитель; 2 '—движитель с накладным бандажом

о

Анализ результатов показал, что применение накладного бандажа привело к падению максимальной тяговой мощности на 8 %. Эта связано с увеличением буксо-ваш(я, в результате которого наблюдалось падепйе рабочей скорости трактора. Однако, в зоне тяговых усилий до 30 кН, которые в основном характерны для предпосевной обработки почвы и посева, расхождения в тяговых показателях практически отсутствуют. . • ♦ ,

Экономический расчет эффективности использования трактора "Кировен" только на посеве показал, что за счет снижения урожая по следам движителей, без учета |атрат на последующую обработку, применение накладного бандажа позволило полу-

(ить годовой экономический эффект 6236 тысяч рублей.

* •

ОБЩИЕ ВЫ ВОДЫ

1. Анализ паучно-тсхничоской литературы показывает, что широкое нсполмо-апие энергонасыщенной техники в сельском хозяйстве ограничивается высоким ровпем уплотнения почвы ее движителями.

2. Теоретические исследования процесса взаимодействия колесного движителя с | очвой позволяют установить влияние высоты почвозацепа шины трактора на рас-ределение нормальных напряжений а почве, з также Па касательную тягу колеса.

3. Применение накладного бандажа па тракторе "Кировсц" приводит к сниже-ию максимальных нормальных напряжений в почве порядка 22.3 %, ее уплотнения

а 7-14 %, твердости на 26 % и глубины следа движителя на 35 %.

4. Установлено, что снижение давления воздуха в шинах трактора "Кировсц"

0,13 до 0,09 МПа. позволяет уменьшить уплотнение на 30 %, снизить рост твердости • эчвы в 1,5 раза, глубину колеи на 30 %.

5. Использование накладного бандажа в меньшей мере ухудшает качество мак-эагрегатного состава почвы по следам движителей. Снижение коэффициентов рас-лленности и глыбистости составило 26 % и 18 % соответственно.

6. Применение накладного бандажа позволило снизить потери урожая по следам шее трактора для озимой и яровой пшеницы на 4,3 и 10,7 % соответственно.

7. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при проектировании и совершенствовании ходовых систем машин дл$ сельскохозяйственного производства.

8. Применение накладного бандажа, только на посеве яровой пшеницы позволило получить годовой экономический эффект па один трактор в сумме 6236000 руб лей, за счет снижения потерн урожая по следам движителей, без учета расширенш с<[>еры использования трактора и снижения дополнительных затрат энергии на после дующую обработку почвы.

ОСНОВ! 10 Е СОДЕРЖА! 1ИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Процесс взаимодействия грунтозацепа с почвой II Улучшение агротехниче ской проходимости машин. Сб. науч. работ I Саратов, гос. с.-х. акад. нм. И.И. Вави лова. Саратов, 19%. -с. 41-49. (Соавтор Слюсарснко В.В.)

2. Влияние внутреннего давления шины трактора "Кировец" на ее работу н про цесс взаимодействия с почвой II Улучшение агротехнической проходимости машш Сб. науч. работ / Саратов, гос. с.-х. акад. им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1996. - с.2!-2( (Соавтор Слюсаро I ко В. В.)

3. Накладной бандаж II Информационный листок Саратовского ЦНТИ. - 199! №27 -98,-2 с.

4. Влияние высоты почвозацепов на процесс взаимодействия движителей тра! тора "Кировец" с почвой II Информационный листок Саратовского ЦНТИ - 1998, № 15 98,-2 с.