автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности работы картофелеуборочных агрегатов на переувлажненных почвах

На правах рукописи

МАХМУТОВ МАРАТ МАНСУРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ АГРЕГАТОВ НА ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ПОЧВАХ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2013

|2013

005062173

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный заочный университет» (ФГБОУ ВПО РГАЗУ).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Славкин Владимир Иванович

Иншаков Александр Павлович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО МГУ им. Н.П. Огарева, зав. кафедрой «Мобильные и энергетические средства»

Фирсов Максим Максимович,

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор ОАО «ВИСХОМ», директор по научной работе

ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится «5» июля 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.06 ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.М. Бахтина ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва».

Автореферат разослан 31 мая 2013 г. и размещен на официальных сайтах Минобрнауки РФ http://vak2.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» http://www.mrsu.ru 31 мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Величко С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Картофель - ценная продовольственная сельскохозяйственная культура. В мировом производстве продукции растениеводства он занимает одно из первых мест наряду с рисом, пшеницей и кукурузой. Его используют на продовольственные, технические и кормовые цели.

В осенний период при уборке картофеля почва имеет повышенную влажность, что приводит к снижению производительности картофелеуборочных агрегатов.

При работе на переувлажненных почвах с повышенными нагрузками наблюдается буксование более 30%. Уборка картофеля на переувлажненных почвах требует применения картофелеуборочных агрегатов высокой проходимости, приспособленных для работы в междурядьях.

Существующие съемные устройства противоскольжения не приспособлены для работы в междурядьях, поэтому разработка новых устройств, повышающих эффективность работы картофелеуборочных агрегатов на переувлажненных почвах имеет существенное значение и является своевременной и актуальной.

Степень разработанности темы. Основы теории и расчета мобильных сельскохозяйственных агрегатов и их рабочих органов изложены в трудах академика В.П. Горячкина, дальнейшее развитие они получили в работах С.А. Алферова, М.И. Белова, В.Н. Болтинского, Ю.А. Вантюсова, П.М. Василенко, М.Н. Ерохина, А.П. Иншакова, Г.М. Кутькова, А.Б. Лурье, Я.П. Лобачевского, В.И. Медведева, И.М. Панова, Г.Д. Петрова, В.И. Славкина,

A.A. Сорокина, Ю.А. Судника, М.Б. Угланова, М.М. Фирсова, М.Н. Чаткина,

B.Д. Шеповалова и др.

В основу исследования контакта колеса с почвой значительный вклад внесли М.Г. Беккер, В.П. Горячкин, В.В. Гуськов, Д.И. Золотаревская, А.Х. Зимагулов, A.A. Лопарев, В.И. Кнороз, A.C. Литвинов, Е.А. Чудаков и др.

В настоящее время не изучены способы повышения эффективности работы картофелеуборочных агрегатов на переувлажненных почвах в междурядьях, в связи с этим данный вопрос требует дальнейших теоретических обоснований и новых конструкторских решений.

Исследования проводились в соответствии с планами НИОКР ФГБОУ ВПО РГАЗУ по госбюджетным темам №48 «Усовершенствование технологии машинной уборки картофеля» и №23 «Разработка конкурентоспособных конструкций новых рабочих органов машин для уборки полеглых зерновых культур и картофеля» в соответствии с постановлением Правительства РФ № 446 от 14.06.2007 - «О государственной программе развития сельского хозяйства на 2008-2012 годы, предусматривающей «...Ускоренный переход к использованию новых высокопроизводительных сельскохозяйственных машин и ресурсосберегающей технологии»».

Цель работы - повышение эффективности работы картофелеуборочного агрегата на переувлажненных почвах за счет применения устройства противоскольжения.

Объект исследования - процесс взаимодействия устройства противоскольжения с почвой.

Предмет исследования - колесный движитель картофелеуборочного агрегата, оборудованный устройствами противоскольжения.

Научную новизну работы представляют:

- математические модели, позволяющие обосновать массу и геометрические параметры устройства противоскольжения;

- математическая модель, на основании которой получены уравнения движения, передаточные функции и аналитические выражения переходных процессов ходовой системы картофелеуборочного агрегата с устройствами противоскольжения и без них.

Практическая значимость работы. Результаты теоретических исследований послужили основой для разработки конструкции устройства противоскольжения при работе в междурядьях на уборке картофеля. Разработана методика инженерного расчета ходовой системы картофелеуборочного агрегата, которую можно использовать при разработке аналогичных систем для других сельскохозяйственных агрегатов.

Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения №2453445 «Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства», №2452160 «Машина для подготовки почвы к комбайновой уборке картофеля» и патентом на полезную модель РФ №106179 «Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства».

Разработки по теме диссертации используются в учебном процессе по дисциплинам кафедр «Техническая механика» и «Эксплуатация машинно-тракторного парка» ФГБОУ ВПО РГАЗУ.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов высшей математики, теоретической механики, сопротивления материалов, аналитической геометрии, дифференциальных уравнений. При проведении и обработки экспериментальных исследований применялись методы планирования и анализа многофакторного эксперимента с использованием статистических компьютерных программ МаШСАО, БеКаХ 2.0.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждаются достаточным объемом экспериментальных исследований с использованием современных средств измерений; достаточной степенью сходимости теоретических и экспериментальных данных; результатами сравнительных испытаний.

Агротехнические, технико-экспериментальные, энергетические и экономические показатели определялись согласно соответствующим стандартам: ГОСТ 11.004-74, ГОСТ 23728-79, ГОСТ 17.4.2.02-83, ГОСТ 8.207-76, ОСТ 70.22-73, ОСТ 70.8.5-74, ОСТ 23.2.455-76.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- конструкция и рациональные параметры устройства противоскольжения для работы агрегата в междурядьях на переувлажненных почвах;

- динамика ходовой системы картофелеуборочного агрегата с устройствами противоскольжения и без них;

- математические модели буксования, силы сопротивления движению агрегата, оснащенного устройствами противоскольжения;

- результаты сравнительных экспериментальных исследований картофелеуборочного агрегата с устройством противоскольжения и без них;

- рекомендации и экономическая эффективность от применения устройства противоскольжения.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов подтверждается сравнительными лабораторно-полевыми и хозяйственными испытаниями картофелеуборочного агрегата с устройствами противоскольжения и без них, сходимостью результатов теоретических с экспериментальными исследованиями.

Разработанное устройство, повышающее эффективность работы агрегата на переувлажненных почвах принято к внедрению ООО СХП «Табар», ООО СХП «Алга» при производстве картофеля, Министерством лесного хозяйства Республики Татарстан.

Основные положения диссертации и её результаты доложены и одобрены на итоговой научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Казанского ГАУ (КазГАУ) (2010), на международной научно-практической конференции Российского государственного аграрного заочного университета «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки» (Балашиха, 2010), на Всероссийской научно-практической и международной конференциях «Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы» (Саранск, 2011-2012); на кафедре «Техническая механика» РГАЗУ (Балашиха, 2011-2013); на Всероссийской научной конференции молодых ученых Орловского ГАУ «Особенности технического оснащения современного сельскохозяйственного производства» (Орел, 2012); на международной научно-технической конференции «Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве» (Республика Беларусь, Минск, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в т. ч. 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ. Получены 2 патента на изобретение, 1 патент на полезную модель и 1 свидетельство на программу для ЭВМ. Общий объем опубликованных работ составляет 1,99 пл., из них автору принадлежат 0,83 п.л.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и основных выводов. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, не включая страницы приложений. Список использованной литературы включает 130 наименований, из них 6 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведен анализ конструкций движителей МТА, применяемых в сельском хозяйстве, приведены агротехнические требования к возделыванию и уборке картофеля. Проанализированы пути повышения тягово-сцепных свойств машинно-тракторных агрегатов. Проведен анализ работ по исследованию динамики ходовой системы картофелеуборочного комбайна.

Существующие способы повышения тягово-сцепных свойств колесного движителя можно разделить на три группы: 1) за счет увеличения сцепного веса; 2) за счет увеличения площади контакта шины с почвой; 3) за счет увеличения сцепления колеса с почвой (применения дополнительных устройств противоскольжения). При работе агрегата в междурядьях часто невозможно увеличивать параметры колес, поэтому одним из решений данной задачи является оборудование их устройствами противоскольжения.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать конструкцию и обосновать рациональные параметры устройства противоскольжения, позволяющую повысить эффективность работы картофелеуборочного агрегата при работе в междурядьях на переувлажненных почвах.

2. Исследовать динамику ходовой системы картофелеуборочного агрегата с устройствами противоскольжения и без них.

3. Провести сравнительные экспериментальные исследования агрегата с устройством противоскольжения и без них. Рассчитать экономическую эффективность от его применения.

Во второй главе «Теоретические исследования работы агрегата с устройствами противоскольжения» обоснованы рациональные параметры устройства противоскольжения. Получено уравнение движения ходовой системы картофелеуборочного агрегата с устройствами противоскольжения и без них.

Конструкция устройства противоскольжения (рис. 1а, б) состоит из оси 1, стойки 2, эллиптической щеки 3, втулки стойки 4.

Исходя из конструктивных параметров ведущего колеса трактора «Беларусь», длину оси 1о, стойки 15, втулки 1в устройства противоскольжения при работе в междурядьях определим по формулам:

1о = 0,5-Вк + 33) (1)

где Вк — ширина колеса, м; З3 — защитная зона, м;

15=Ь8 + Нк+]т+2-а0, (2)

где Ь„ - глубина внедрения стойки устройства в. почву, м; Н„- высота профиля шины, м; 1т — расстояние от шины до технологического отверстия, м.

1*=1,5-с10, (3)

где do- диаметр технологического отверстия, м.

а) б)

Рисунок 1 — Конструкция (а) и силы (б), действующие на устройство противоскольжения: 1 - ось, 2 - стойка, 3 - эллиптическая щека, 4 - втулка.

Рассмотрим расчетную схему, построим эпюры изгибающих и крутящих моментов (рис. 2).

длина оси - ios = 0,17 м Pc/s ^bggpffiOtffaJíh- длина стойки — ls = 0,61 м длина втулки-1„ = 0,09 м

Рс Р&

lo

а)

б)

Рисунок 2: а) расчетная схема; 6) эпюры изгибающих и крутящих моментов, действующих на устройство противоскольжения.

Согласно условию прочности диаметры оси Z)M, стойки ds, втулки db определятся по формуле:

JVfrc ''os f + -¡a, f + 0.75 (Pc 'l¡7 (4)

0,1 x [o]

где Рс,Рв- силы тяги и внедрения устройства в почву, кН.

d -з i

s У 0,1 х [<т ] '

Dos =

db=ds +

,¡Ds 'Pe Л

V 0,1 x [cr ] '

(5)

где [сг]— допускаемое напряжение стали, МПа.

7

Зная геометрические параметры деталей, определим массу устройства противоскольжения тУП по следующей формуле:

яхЕРх^хр хвчх/чхр кх(£>-Д)2х/вхр

где / , ач, Ьщ — толщина, большая и малая оси эллиптической щеки, м; р -

плотность стали (р = 7850 кг/м3).

Масса устройства противоскольжения для колес 15,5-1138 составляет 29,6 кг, а для колес 9,5-42 - 22,2 кг. С увеличением силы внедрения Рв на 1 кН масса устройства противоскольжения для колес 9,5-42 увеличится на 0,1 кг, для колес 15,5-1138 — на 0,2 кг (рис. 3).

щ. Ц.

50 40 30 20

К . /к

г.

т.. 4.

кг 9

мм 6 5 4 3 1

Ьщ - Т

1 №

4 1 \ ГТЩ 1

Ре кН

б)

щи кг 30

25

20

15

щ

Р. кИ

д)

Рисунок 3 - Влияние силы тяги на массу и размеры деталей устройства противоскольжения:_- для колес 15,5 1138,------для колес 9,5-42:

а) для оси; б) стойки; в) эллиптической шеки; г) втулки; д) устройства противоскольжения.

Диаграмма распределения массы деталей устройства противоскольжения для колес 15,5-1138 и 9,5-42 показана на рисунке 4.

О ОСЫ • 12,4% В стойка 2 - 47,4% О щека 3 - 36,9% О втулка 4 - 3.3%

а)

б)

О ос Ы -16,6% Зстойка 2 - 52,1% □ щека 3 -2В,2% □втулка 4 -3,1%

Рисунок 4 - Распределение массы деталей устройства противоскольжения: а) для колес 15,5-1138; б) для колес 9,5-42

Применение устройства противоскольжения уменьшает буксование движителя 5К и повышает силу сопротивления движению Р^. При работе картофелеуборочного агрегата в междурядьях буксование б1 определится по формуле:

0,5-2>4 V

0,035 -агссоз

*к = *я -

лВк

0.5-Д,+О (8)

яоккго,ир у >

где 8Ш — коэффициент буксования колеса без устройства противоскольжения; Бк - диаметр колеса, м; количество устройств противоскольжения на колесе, шт.; К,— коэффициент объемного смятия почвы, Н/м3; Ьр — приведенная высота стойки устройства противоскольжения, м.

Приведенную высоту стойки устройства противоскольжения Ьр определим по формуле:

Ьп=

(т-Дг + Ав)! х агс^0'5"0' "А__

1 'Д' + *» > - 0,5 ■ В„ ^0,5 ■ О. + Ия У - (0,5-Д.-к, - )'

180

хйв

2 х Л„.ДО,5■/), +ЛВ): -(0,5■ -кК -Иг)!

,(9)

где Ь^; Ь2 - глубина колеи и прогиб шины, м.

Силу сопротивления движению от устройства противоскольжения Р(у, зависящую от силы внедрения Рв определим по формуле:

' -1 + д/1 + 8х (в/а)2 4

Р. х(0,5 -£)4 + Ь,)хзк

4 х В/Л

(10)

0,5 • - Л2

где А и В — расчетные коэффициенты, определяемые по выражениям:

Л = (- К, ■ £),).( ^£-0,5 -Д,2 + ЬК ^-0,5 0„ + йгЛА 0,5 2 + 4 4

+ 0,5 • —~— + +

4 4 4

•0,5-Я* + 0,5£>*-^-йв +^-1гв2

Полученные выражения позволяют определить силу сопротивления движению в зависимости от параметров устройства противоскольжения, диаметра колеса и коэффициента объемного смятия почвы.

С увеличением глубины внедрения устройства противоскольжения в почву повышается сила сопротивления движению агрегата, а буксование уменьшается. Максимальный коэффициент полезного действия т}хс ходовой системы агрегата (рис. 5а, б) определяем по формуле:

г7хс=

+ ? &

р + р о. р гкр т ' д ' * уу

с (1 - й ^) —► шах,

(11) - крюковая

где р^ - сила сопротивления движению от колес трактора, кН; ркр нагрузка, кН.

С увеличением количества устройств противоскольжения на ведущих колесах снижается буксование агрегата. Максимальная сменная производительность агрегата И7^ с устройствами противоскольжения определится по формуле:

1¥си =0,36-(То-гс-Тс)Вр-Кт-(1-ёк)-+тах, (12)

где Ут — теоретическая скорость агрегата, м/с; Т0 — основное время работы агрегата, ч; Вр - рабочая ширина захвата, м; Тс - время, необходимое на монтаж устройства противоскольжения, ч.

0,05 0.07 0,09 0,11 0.13 км ьч Л-, ■

б)

Рисунок 5 - Изменение КПД ходовой системы агрегата в зависимости от: а) конусности стойки; б) глубины внедрения стойки. 1 - К, = 6-106 Н/м3; 2 - К* = 8 • 106 Н/м3; 3 - К, = 10-106 Н/м3.

При Т0 = 7 ч, Тс = 0,11 ч, Вр =1,4 м и Ут = 0,8 м/с оптимальное значение устройства противоскольжения составит 4 шт. на ведущем колесе трактора (табл. 1):

Таблица 1 — Значения буксования и сменной производительности агрегата

2С , пгг. К,= 6-106 Н/м3 К,= 8-10" Н/м3 Кт= 1010й Н/м3

5К,% Мы, га/см 5К,% Цг^, га/см га/см

0 25,8 2,12 22,1 2,23 20,7 2,28

1 23,3 2,16 19,8 2,24 18,5 2,29

2 21,1 2,19 17,6 2,25 16,4 2,29

3 19,1 2,21 15,7 2,26 14,6 2,30

4 17,3 2,23 14,0 2,27 13,0 2,28

5 15,7 2,24 12,5 2,26 11,6 2,27

6 14,3 2,25 11,2 2,25 10,5 2,26

Для исследования динамики ходовой системы картофелеуборочного агрегата в соответствии с его кинематической схемой построена ее динамическая модель (рис. 6). На основании уравнения Лагранжа-Даламбера составлена сис-

тема нелинейных дифференциальных уравнений движения ходовой системы агрегата (МТЗ-80+КПК-2-01):

1) коленчатого вала двигателя с выходным валом коробки передач и ВОМ с общим моментом инерции J,; 2) ходовая система с приведенным моментом инерции J2.

В соответствии с этим система дифференциальных уравнений ходовой системы примет вид:

М,2

h.2 ' Лиг

л <02 + мсв2 + мт2 + fx (í) = м, j (fl>,, ш2 ),

(13)

f

9

fx«)

О

J2<»2

Рисуиок б - Динамическая модель ходовой системы (МТЗ-80+КПК-2-01):

1 - двигатель с выходным валом коробки передач и ВОМ;

2 - ходовая система.

где 12г - соответственно постоянные приведенные моменты инерции на коленчатом валу двигателя и на оси ходовых колес (кг-м2); со,, га2 -угловые скорости вращения соответствующих валов (рад/с); Мсе1, Мс в 2 — моменты сопротивления воздуха (Н-м) на соответствующих валах и определяются по следующим формулам:

О,. Б,

-ю,; Мсн1 = Ог ■ - коэффициенты, учитывающие воздушные и другие сопротивле-Т1, - моменты сил постоянного трения (Н-м) на

ния (Н-м-с); М.

соответствующих валах приведения, не зависящие от частот вращения валов; М,(ш,) - частичная или скоростная внешняя характеристика двигателя по крутящему моменту на коленчатом валу, которая для данного случая принимается (по С.А. Алферову):

М1(м1)= А-Вш,,

М, 2(00,, <а2), - момент, возникающий в передаче:

м1.2(ш1, cü2)=A1-B,-(w|/ca2)-i12; А, А,, В, В,, — постоянные коэффициенты; i, 2, т?,2 - передаточное число и КПД передачи; Fx(t) — внешняя нагрузка (Н-м), зависящая от времени.

После линеаризации системы нелинейных уравнений (13) относительно Ш|, и решения новой системы придем к линейному дифференциальному уравнению второго порядка, записав его в операторной форме:

(а2Р +а,Р+ao)-Y=-(b,P+Ь0)-Х, (14)

где X и У - изображения по Лапласу входной а (рад.) и выходной V (м/с) величин; а2, Э1, ао, Ь[, Ь0 - коэффициенты уравнения [а2(с2), а] (с), 1>1 (с)], определяемые экспериментально; Р=с1/<к - оператор дифференцирования.

На основании уравнения (14) получена передаточная функция ходовой системы IV(1>) картофелеуборочного агрегата:

а.Р'+а.Р + а, (15)

Окончательный вид и численные значения коэффициентов передаточной функции ходовой системы (15) с учетом времени запаздывания определены по экспериментальным кривым разгона, обработанным методом площадей:

К У*

без устройства противоскольжения - ^ ^ 0 ?5р2 + х зор +1' С6)

К-е-гР

с устройствами противоскольжения - * ' 0 499/>2 +1 14Р+1' ^^

где К = 0,217 - коэффициент усиления ходовой системы; т = 0,2 с - время запаздывания ходовой системы.

Для определения погрешностей аппроксимации передаточных функций (16-17), найдем аналитические выражения переходных процессов изменения скорости движения картофелеуборочного агрегата ДУП(1) (м/с) без устройств противоскольжения и с ними АУЩ(1) (м/с):

ДУп(0={1-1,513е'0-867('-0Д) х со5[0,763(1-0,2)-0,849]}/ДУ(оо), (18)

ДУт(1)={1-1,693 е"0>651('"°'2) х соз[0,836 а-0,2)-0,939]}/Ут(ос). (19)

Переходные процессы, рассчитанные по выражениям (18) и (19) показаны на рисунке 7а, 76. Расхождение между расчетными и экспериментальными выражениями не превышает 4%, что указывает на достаточно точное описание процесса. Исследование динамики ходовой системы картофелеуборочного агрегата МТЗ-80+КПК-2-01 показало, что математическая модель ее описывается дифференциальным уравнением второго порядка. Полученные выражения передаточных функций ходовой системы подтверждены экспериментальными исследованиями и могут быть использованы для расчета ходовой системы картофелеуборочного агрегата.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» дано описание объектов исследований, характеристика условий испытаний и планов проведения экспериментов. Определена точность измерения регистрируемой аппаратуры и дана оценка погрешностей измерения опытов. Приведена методика обработки экспериментальных данных. Составленная программа исследований позволила получить необходимые данные для сравнительных лабораторно-полевых и хозяйственных испытаний.

Экспериментальные исследования и хозяйственные испытания агрегата МТЗ-80+КПК-2-01 проводились на полях хозяйств СХП ООО «Табар» и «Ал-га» Апастовского района Республики Татарстан в 2011 г. на среднесуглинистых

почвах, влажностью свыше 30% и твердостью почвы 1,3... 1,5 МПа при уборке картофеля сорта «Волжанин».

Рисунок 7 - Переходные процессы ходовой системы картофелеуборочного агрегата (МТЗ-80+КПК-2-01): а) без устройства противоскольжения б) с устройствами противоскольжения: 1 - экспериментальный; 2 - расчетный; 3,4 - границы доверительных интервалов при доверительной вероятности 0,95.

Программа исследований включала:

- разработку методики экспериментальных исследований (ГОСТ 70572001);

- выбор объектов и места проведения экспериментов (ГОСТ 20915-75);

- определение планов проведения исследований и оптимальных пределов изменения рассматриваемых факторов (ГОСТ 24026-80);

- подготовку приборов к работе, определение их погрешностей измерения;

- проведение экспериментов и регистрации измеряемых факторов (ГОСТ 30745-2001, ГОСТ 3481-79);

- подготовку и обработку полученного экспериментального материала (ГОСТ 8.207-76).

В качестве варьируемых факторов были выбраны следующие показатели: диаметр стойки Хь его конусность Х2; коэффициент объемного смятия почвы Х3; глубина внедрения стойки в почву Х4, количество устройства противоскольжения на колесе Х5. В качестве объекта экспериментальных исследований был взят картофелеуборочный агрегат МТЗ-80+КПК-2-01 с устройствами противоскольжения. Разработан четырехфакторный эксперимент и реализованы центральные композиционные В-планы (планы Бокса) второго порядка (ГОСТ 24026-80). Уровни и интервалы варьирования факторов представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Уровни и интервалы варьирования факторов

Наименование уровнен Обозначение Факторы

Хь м х-> Хз-Ю'.Н/м' Х4, м Х5, шт.

Нижний -1 0,04 0,5 6 0,05 0

Центральный 0 0,05 1,0 8 0,10 2

Верхний +1 0,06 1,5 10 0,15 4

Интерв. варьир. дх 0,01 0,5 2 0,05 2

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены математические модели буксования, силы сопротивления движению от устройства противоскольжения, силы внедрения и тяги, а также проведен их сравнительный анализ.

В результате лабораторных исследований были получены уравнения регрессии для определения сил внедрения Рв и тяги Рс:

Рв =1,06 + 0,34Х] + 0,31Х2 + 0,34Х3 + 0,17X4- О^Х^ + 0,ЗЗХ22 + +0,ЗЗХ42 + 0,22X1 Х2 +0,10Х2 Х3, (20)

Рс =2,1 + 0,85X1 + 0,62Х2 + 0,68Хз + 0,37X4+ 0.29Х/ + 0,44Х2 Х3 + +0,16X2X4+0,19X3X4 (21)

На основании экспериментальных исследований были получены следующие модели для определения буксования 5 и силы сопротивления движению от устройства Р^:

5=17,6 - 2,21 Х2 - 2,34Х3 - 2,02X4 - 4,08Х5 + 1,15Х32 - 2,45Х42++0,45Х/ -0,93Х2Х3+0,70ХзХ4-054Х4Х5, (22)

Р^ =0,56+0,4Х2 +0,05Х3 +0,10X4 +0,34X5+0,05Х22 + 0,05Х42- 0,27Х52 +0,08Х2Х3 + 0,07Х2 Х4 + 0,07Х3 Х4 +0,07X4 Х5 (23)

Проверка с помощью критерия Фишера позволяет с 95%-ной вероятностью считать верной гипотезу об адекватности полученных полиномов второго порядка.

Экспериментальные исследования позволили установить, что с увеличением количества устройства противоскольжения до 4 шт. на ведущем колесе трактора буксование снижается на 7-8 % (рис. 8).

в) г)

Рисунок 8 - Влияние диаметра, конусности стойки устройства, глубины внедрения и количества устройств противоскольжения на буксование: а) 1 - Ьв = 0,05 м; 2 - Ьв = 0,1 м; 3 - Ь„ = 0,15 м;б) 1 -2^ = 0 шт.; 2-гс = 2 шт.; 3 - 2с = 4 шт.; в) 1 - с¡=0,5; 2 -С, =1,0; 3 -Сг =1,5; г) 1 -к, = 6-Ю6 Н/м3; 2- кт = 8-Ю6 Н/м3;

3-£г=10-106Н/м3.

Экспериментальные исследования позволили установить, что с увеличением конусности на 0,5 ед. буксование уменьшается на 1,8-2,2%. При увеличении коэффициента объемного смятия почвы на 2-106 Н/м3 буксование уменьшается на 2,1-2,5%, а глубины внедрения на 0,05 м буксование уменьшается на 1,7-2,0%. С увеличением количества устройства противоскольжения на 2 шт. буксование уменьшается на 3,5-4,0%. Также с увеличением конусности на 0,5 ед. сила сопротивления движению в среднем увеличивается на 0,3-0,4 кН, а с увеличением коэффициента объемного смятия почвы на 2-106 Н/м3 сила сопротивления движению увеличивается на 0,1 кН. При глубине внедрении 0,05 м сила сопротивления движению увеличивается на 0,12 кН, а с увеличением количества устройства противоскольжения на ведущем колесе трактора от 2 до 4 шт. увеличивается на 0,2-0,3 кН (рис. 9).

а)

0,8 кН 0,6

б)

2шт.

в) г)

Рисунок 9 - Влияние диаметра, конусности стойки устройства, глубины внедрения и количества устройств противоскольжения на силу сопротивлению движения: а) I - Ьв = 0,05 м; 2 -Ьв = 0,1 м; 3 - Ь„ = 0,15 м; б) 1 - гс = 0 шт.; 2 -гс = 2 шт.; 3 - 4 шт.; в) 1 - се =0,5; 2 -С, =1,0; 3-С, =1,5; г) 1 —Кг = 6-106 Н/м3; 2- = 8-Ю6 Н/м3; 3 - Кг = 10-Ю6 Н/м3.

В пятой главе «Рекомендации и экономическая оценка эффективности применения устройств противоскольжения» на основании теоретических и экспериментальных исследований проведен технико-экономический расчет, подтверждающий, что годовой экономический эффект по ценам 2013 года составит 42,04 тыс. рублей на один агрегат.

Рациональные параметры устройства противоскольжения в зависимости от коэффициента объемного смятия почвы приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Рациональные параметры устройства противоскольжения

Параметры устройства противоскольжения Коэффициент объемного смятия почвы Кт-10°, Н/м3

6 7 8 9 10

Диаметр стойки, м 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06

Глубина внедрения, м 0,05 0,08 0,11 0,13 0,15

Конусность стойки 1,5 1,3 1 0,7 0,5

Кол-во на вед. кол., шт. 4 4 3 3 2

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана конструкция устройства противоскольжения для работы картофелеуборочного агрегата в междурядьях. Рациональные параметры устройства противоскольжения на переувлажненных почвах составляют: диаметр стойки 0,04-0,06 м; глубина внедрения 0,05-0,15 м; конусность стойки 0,5-1,5; количество устройств противоскольжения на ведущем колесе 2-4 пгг., позволяющего повысить сменную производительность на 5-6%.

2. Получены аналитические выражения для передаточных функций ходовой системы агрегата с устройствами противоскольжения и без них. Установлено, что ходовая система картофелеуборочного агрегата описывается дифференциальным уравнением второго порядка. Определено, что время разгона агрегата с устройствами противоскольжения составляет 2,8 с, а без устройства — 3,4 с.

3. Экспериментальные исследования позволили установить, что с увеличением количества устройств противоскольжения до 4 шт. на ведущем колесе трактора буксование снижается на 7-8 % , а сила сопротивления движению увеличивается на 0,5-0,6 кН.

4. Годовой экономический эффект от применения устройства противоскольжения на переувлажненных почвах по ценам 2013 года составит 42,04 тыс. руб. на один агрегат.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Издания, рекомендованные ВАК РФ

1. Махмутов М.М. Степень неравномерности момента сопротивления движению колесного движителя / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов, В.И. Славкин // Тракторы и сельхозмашины. -2011,-№2.-С. 39-40.

2. Махмутов М.М. Тяговые показатели колесных МТА класса 1,4 со съемными зацепами в условиях пашни / М.М. Махмутов, В.И. Славкин, П.И. Гаджиев, М.М. Махмутов // Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - № 3. - С. 21-23.

3. Махмутов М.М. Влияние абсолютной влажности почвы на пористость почвенного ядра / М.М. Махмутов, А.И. Чепурной, М.М. Махмутов, А.К. Джаббаров // Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - К» 3. - С.35-36.

4. Махмутов М.М. Экономическая оценка агрегата МТЗ-80+КПК-2-01 с устройствами противоскольжения / А.Е. Можаев, М.М. Махмутов, А.А. Чхетиани // Техника и оборудование для села. -2013. - № 3. - С.37-40.

5. Махмутов М.М. Определение передаточной и переходной функций ходовой системы картофелеуборочного агрегата / М.М. Махмутов // Техника и оборудование для села. - 2013. -№ 5. -С. 21-23.

Патенты, свидетельства программ для ЭВМ

6. Патент на изобретение № 2453445 Российская Федерация, МПК В 60 В 15/22. Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов, заявитель и патентообладатель Российский гос. аграрный заочный университет- 2010150215/11; заявл. 07.12.2010; опубл. 20.06.2012. Бюл. № 17.-2с.: ил.

17

7. Патент на изобретение № 2452160 Российская Федерация, МПК А 01В 49/02. Машина для подготовки почвы к комбайновой уборке картофеля / М.М. Махмутов, П.И. Гаджиев, Е.Е. Можаев, A.A. Симдянкин, В.Г. Новиков, Васильева И.В., заявитель и патентообладатель Российский гос. аграрный заочный университет - 2010145618/13; заявл. 09.11.2010; опубл. 10.06.2012. Бюл. №16.-4 е.: ил.

8. Патент на полезную модель № 106179 Российская Федерация, МПК 60 В 15/18. Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов; заявитель и патентообладатель Российский государственный аграрный заочный университет - № 2011108080; заяв. 02.03.2011; опубл. 10.07.2011, Бюл. № 19. -2 е.: ил.

9. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007611601 Российская Федерация. Программа оптимизации параметров колесного движителя со съемными зацепами / М.М. Махмутов, М.Х. Фасхутдинов, М.М. Махмутов. - Зарегистр. 16.04.2007.

Материалы международных, всероссийских, межрегиональных конференций, симпозиумов и

других изданий

10. Махмутов М.М. Машина для подготовки почвы к комбайновой уборке картофеля и определение работы на крошение почвы / М.М. Махмутов, П.И. Гаджиев // Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки. Материалы международной научно-практической конференции, посвященные 80-летию Российского государственного аграрного заочного университета: Часть 1/ Рос. гос. аграр. заочн. ун-т. - М., 2010. - С. 122-124.

11. Махмутов М.М. Анализ и совершенствование колесных движителей мобильных энергетических средств / М.М. Махмутов // Межвузовский сборник научных трудов. Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы. - Саранск: Изд-во Мордов-го унта, 2010.-С. 435-436.

12. Махмутов М.М. Конструктивные решения, снижающие массу устройства противоскольжения / М.М. Махмутов, А.К. Джабаров, В.И. Славкин // Сборник материалов к Всероссийской конференции молодых ученых/ Орловский гос. аграр. университет. - Орел, 2012. - С. 288-292.

13. Махмутов М.М. Исследование динамических процессов в ходовой системе картофелеуборочного агрегата / В.И. Славкин, М.М. Махмутов, A.B. Журавлев, В.Ю. Пронин // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы.' материалы международной научно-практической конференции - Саранск: Изд-во Мордов-го ун-та, 2012. -С. 218-223.

14. Махмутов М.М. Исследование процесса взаимодействия штампа с почвой/ М.М. Махмутов, П.И. Гаджиев, М.М. Махмутов, B.C. Быковский // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы международной научно-практической конференции. - Минск: НПЦ HAH Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2012.-С. 75-77.

Подписано в печать 31.05.2013 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Объем 1,0 п.п. Заказ 278 Тираж 100 экз.

Издательство ФГБОУ ВПО РГАЗУ 143900, Балашиха 8 Московской области

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ФГБОУ ВПО «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

04201359363

На правах рукописи

Махмутов Марат Мансурович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ АГРЕГАТОВ НА ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ПОЧВАХ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.И. СЛАВКИН

Москва - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................... 4

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.......... 8

1.1. Работа движителей в междурядьях...................................................... 9

1.2. Пути повышения тягово-сцепных свойств картофелеуборочных агрегатов............................................................................................. 14

1.3. Модели, определяющие тягово-сцепные свойства картофелеуборочных агрегатов..................................................................................... 19

1.4. Краткий обзор научных работ по исследованию динамики картофелеуборочных машин........................................................................ 22

1.5. Цель и задачи исследования...................................................... 27

1.6. Выводы по главе 1 .................................................................. 28

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ АГРЕГАТА С УСТРОЙСТВАМИ ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ.................................. 30

2.1. Определение конструкционных размеров деталей устройства противоскольжения и его массы.............................................................. 30

2.2. Буксование колесного движителя с устройствами противоскольжения. 40

2.3. Влияние параметров устройства противоскольжения на силу сопротивления движению......................................................................... 42

2.4 Обоснование конусности, глубины внедрения и количества устройства противоскольжения......................................................................................................................................................43

2.5 Уравнение движения ходовой системы картофелеуборочного агрегата 47

2.6. Выводы по главе 2....................................................................................................................................58

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................................................................................................59

3.1.Программа экспериментальных исследований................................. 59

3.2. Объекты и место проведения исследований................................... 60

3.3. Планы проведения экспериментов и уровни варьирования исследуемых факторов............................................................................... ^

3.4. Измерительная аппаратура и точность измерений........................................................66

3.5. Методика проведения и регистрация измеряемых величин................................75

3.6. Обработка экспериментальных данных................................................................................76

3.7. Оценка погрешностей измерений в опытах........................................................................79

3.8. Выводы по главе 3......................................................................................................................................81

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.... 82

4.1. Буксование движителя агрегата......................................................................................................82

4.2. Обоснование сил, действующих на устройство противоскольжения ... 88

4.3. Определение силы сопротивления движению от устройства противоскольжения ................................................................................................................................................................102

4.4. Выводы по главе 4....................................................................................................................................108

Глава 5. РЕКОМЕНДАЦИИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВ ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ.... 109

5.1. Исходные данные конструкций опытного и базового вариантов........... 110

5.2. Сравнительные технико-экономические показатели эффективности

конструкций.......................................................................................................... 117

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ....................................................................................................................................119

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................120

ПРИЛОЖЕНИЕ....................................................................................................................................................133

ВВЕДЕНИЕ

Картофель является ценной продовольственной сельскохозяйственной культурой в Российской Федерации. В мировом производстве продукции растениеводства он занимает одно из первых мест наряду с рисом, пшеницей и кукурузой. Его используют на продовольственные, технические и кормовые цели. В осенний период при уборке картофеля почва имеет повышенную влажность, что приводит к снижению производительности картофелеуборочных агрегатов.

При работе на переувлажненных почвах с повышенными нагрузками наблюдается буксование более 30%. Уборка картофеля на переувлажненных почвах требует применения картофелеуборочных агрегатов высокой проходимости, приспособленных для работы в междурядьях.

В настоящее время не изучены способы повышения эффективности работы картофелеуборочных агрегатов на переувлажненных почвах в междурядьях, в связи с этим данный вопрос требует дальнейших теоретических обоснований и новых конструкторских решений.

Существующие съемные устройства противоскольжения не приспособлены для работы в междурядьях, поэтому разработка новых устройств, повышающих эффективность работы картофелеуборочных агрегатов на переувлажненных почвах имеет существенное значение и является своевременной и актуальной.

Исследования проводились в соответствии с планами НИОКР ФГБОУ ВПО РГАЗУ по госбюджетным темам №48 «Усовершенствование технологии машинной уборки картофеля» и №23 «Разработка конкурентоспособных конструкций новых рабочих органов машин для уборки полеглых зерновых культур и картофеля» в соответствии с постановлением Правительства РФ № 446 от 14.06.2007 - «О государственной программе развития сельского хозяйства на 2008-2012 годы, предусматривающей «...Ускоренный переход к

использованию новых высокопроизводительных сельскохозяйственных машин и ресурсосберегающей технологии»».

Цель работы - повышение эффективности работы картофелеуборочного агрегата на переувлажненных почвах за счет применения устройства противоскольжения.

Объект исследования - процесс взаимодействия устройства противоскольжения с почвой.

Предмет исследования - колесный движитель картофелеуборочного агрегата, оборудованный устройствами противоскольжения.

Научную новизну работы представляют:

- математические модели, позволяющие обосновать массу и геометрические параметры устройства противоскольжения;

- математическая модель, на основании которой получены уравнения движения, передаточные функции и аналитические выражения переходных процессов ходовой системы картофелеуборочного агрегата с устройствами противоскольжения и без них.

Практическая значимость работы. Результаты теоретических исследований послужили основой для разработки конструкции устройства противоскольжения при работе в междурядьях на уборке картофеля. Разработана методика инженерного расчета ходовой системы картофелеуборочного агрегата, которую можно использовать при разработке аналогичных систем для других сельскохозяйственных агрегатов.

Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения №2453445 «Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства», №2452160 «Машина для подготовки почвы к комбайновой уборке картофеля» и патентом на полезную модель РФ №106179 «Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства».

Разработки по теме диссертации используются в учебном процессе по дисциплинам кафедр «Техническая механика» и «Эксплуатация машинно-тракторного парка» ФГБОУ ВПО «Российский ГАЗУ».

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов высшей математики, теоретической механики, сопротивления материалов, аналитической геометрии, дифференциальных уравнений. При проведении и обработки экспериментальных исследований применялись методы планирования и анализа многофакторного эксперимента с использованием статистических компьютерных программ МаШСАБ, ЭеНаХ 2.0.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждаются достаточным объемом экспериментальных исследований с использованием современных средств измерений; достаточной степенью сходимости теоретических и экспериментальных данных; результатами сравнительных испытаний.

Агротехнические, технико-экспериментальные, энергетические и экономические показатели определялись согласно соответствующим стандартам: ГОСТ 11.004-74, ГОСТ 23728-79, ГОСТ 17.4.2.02-83, ГОСТ 8.207-76, ОСТ 70.22-73, ОСТ 70.8.5-74, ОСТ 23.2.455-76.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- конструкция и рациональные параметры устройства противоскольжения для работы агрегата в междурядьях на переувлажненных почвах;

- динамика ходовой системы картофелеуборочного агрегата с устройствами противоскольжения и без них;

- математические модели буксования, силы сопротивления движению агрегата, оснащенного устройствами противоскольжения;

- результаты сравнительных экспериментальных исследований картофелеуборочного агрегата с устройством противоскольжения и без них;

- рекомендации и экономическая эффективность от применения устройства противоскольжения.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов подтверждается сравнительными лабораторно-полевыми и хозяй-

ственными испытаниями картофелеуборочного агрегата с устройствами противоскольжения и без них, сходимостью результатов теоретических с экспериментальными исследованиями.

Разработанное устройство, повышающее эффективность работы агрегата на переувлажненных почвах принято к внедрению ООО СХП «Табар»,

000 СХП «Алга» при производстве картофеля, Министерством лесного хозяйства Республики Татарстан.

Основные положения диссертации и её результаты доложены и одобрены на итоговой научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Казанского ГАУ (КазГАУ) (2010), на международной научно-практической конференции Российского государственного аграрного заочного университета «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки» (Балашиха, 2010), на Всероссийской научно-практической и международной конференциях «Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы» (Саранск, 2011-2012); на кафедре «Техническая механика» РГАЗУ (Балашиха, 2011-2013); на Всероссийской научной конференции молодых ученых Орловского ГАУ «Особенности технического оснащения современного сельскохозяйственного производства» (Орел, 2012); на международной научно-технической конференции «Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве» (Республика Беларусь, Минск, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в т. ч. 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ. Получены 2 патента на изобретение, 1 патент на полезную модель и

1 свидетельство на программу для ЭВМ. Общий объем опубликованных работ составляет 1,99 пл., из них автору принадлежат 0,83 пл.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и основных выводов. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, не включая страницы прило-

жений. Список использованной литературы включает 130 наименований, из них 6 на иностранном языке.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Работа движителей в междурядьях

Тракторы общего назначения, агрегатируемые с различными сельскохозяйственными машинами используют в растениеводстве для выполнения различных работ (вспашка, сплошная культивация, посев, уборка кормовых и зерновых культур). В зависимости от назначения различают промышленные, сельскохозяйственные, лесопромышленные, лесохозяйственные и мелиоративные тракторы. Сельскохозяйственные, в свою очередь, могут быть общего назначения, универсально-пропашные, специализированные и малогабаритные. Однако, в условиях рыночной экономики, когда образуется большое количество фермерских хозяйств, фермеры не могут покупать отдельно тракторы пропашные и общего назначения, возникает проблема выполнения широкого комплекса работ, не предназначенных для выполнения пахотных работ. Проблема заключается в том, что маломощные тракторы не обеспечивают необходимую касательную силу тяги и не обладают нужными тягово-сцепными свойствами. Картофель выращивают больше половины фермерских хозяйств, тракторы должны быть адаптированы для фермерских хозяйств, в связи с этим возникает проблема применения маломощных тракторов, которые не приспособлены для работы в междурядьях [49].

Колея ходовой части трактора или самоходного шасси должна соответствовать ширине междурядья, а его полевой (дорожный) просвет обеспечивать проход над растениями без их повреждения (рис. 1.1). При прохождении агрегата над растениями стебли их могут пригибаться, не повреждаясь.

Для низкорослых культур (сахарная свекла, овощные) просвет должен составлять не менее 30 см; для средних по росту культур (картофель, неполивной хлопчатник) - до 45 см; для высокорослых культур (кукуруза, подсолнечник, поливной хлопчатник, клещевина) - до 70 см.

Рисунок 1.1— Колея ходой части трактора и ботвоуборочной машины БМК-4-75 при уборке картофельной ботвы с одновременным измельчением

Колеса тракторов должны быть достаточно узкими, чтобы проходить по междурядьям, не повреждая растений (рис. 1.2). При сомкнутых междурядьях ходовую часть пропашных тракторов оборудуют специальными бот-воотводителями или обтекателями. Ходовая часть должна создавать незначи-

'у

тельное удельное давление (не свыше 0,4 кг/см ), чем предотвращается образование глубокой колеи и повреждение корневой системы культурных растений [61]. На междурядной обработке, кроме универсально-пропашных тракторов и шасси классов 0,6; 0,9; 1,4 и 2,0 т, могут быть также частично использованы тракторы общего назначения.

Колея машинно-тракторных агрегатов, предназначенная для междурядной обработки, должна отвечать условиям работы. Ширину захвата агрегата принимают равной или кратной ширине захвата соответствующих сельскохозяйственных машин. Они должны вписываться в междурядья пропашных культур и проходить над растениями, не повреждая их.

Рисунок 1.2 - Применение колес узкой серии при работе агрегата

в междурядьях

Завод колесных систем «Консима» выпускает комплекты сдвоенных шин и колес, а также широкопрофильные шины низкого давления на почву, применяемые на разборных колесах для работ в междурядьях 45-75 см для зарубежных тракторов John Deere [95], Claas [96], New Holland [97], «DeutzFahr» [98], Case [99] и других с мощностью двигателя 200-250 л.с. (рис 1.3).

Для тракторов МТЗ для работы в междурядьях выпускают сдвоенные колеса (рис. 1.4). На тракторах обычно применяют колёса с пневматическими шинами низкого и сверхнизкого давления (например, для тракторов коммунального хозяйства применяют колёса с шинами среднего давления). Тракторные шины для ведущих колёс, как правило, имеют рисунок протектора типа «разрезанная ёлочка», а на ведомых- продольные канавки противоскольжения [34]. (рис. 1.5).

Рисунок 1.3 - Сдвоенные шины для работ в узких междурядьях от завода колесных систем «Консима»

Рисунок 1.4 - Трактор МТЗ со сдвоенными колесами для работы

при обработке картофеля

Рисунок 1.5 — Колесо с пневматическими шинами низкого и

сверхнизкого давления

Рисунок 1.6 - Междурядная обработка со сдвоенными колесами узкой серии

В соответствие с этим необходимо выбрать и исследовать направления по повышению эффективности работы картофелеуборочных агрегатов при работе в междурядьях..

1.2. Пути повышения тягово-сцепных свойств картофелеуборочных агрегатов

В основу теории качения колеса и его контакта с почвой и физики почвы значительный вклад внесли С.А. Алферов [5, 6], М.Г. Беккер [7, 125, 126], В.П. Горячкин [18], Н.А. Качинский [53], И.С. Имамов [48], В.А. Петрушова [94], А.В. Согин [107], Р.Д. Турецкий [112], Д.А. Чудаков [118, 119] и другие.

Исследования, связанные с повышением тягово-сцепных свойств движителей, проходимости машинно-тракторных агрегатов и снижением уплотнения почвы отражены в работах В.Ф. Бабкова [10], В.В. Гуськова [37],

A.М. Емельянова [40], А.Х. Зимагулова [45, 46], Д.И. Золотаревской [47],

B.В. Кацыгина [54], Лопарева А.А. [66], Ляско М.И. [68], М.М. Махмутова [71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78], В.И. Медведева [79, 80], И.М. Панова [86, 87],

C.И. Стригунова [110].

Существующие способы повышения тягово-сцепных свойств колесного движителя можно разделить на три группы: 1) за счет увеличения сцепного веса; 2) за счет увеличения площади контакта шины с почвой; 3) за счет увеличения сцепления колеса с почвой (применения дополнительных устройств противоскольжения).

Увеличение сцепного веса приводит к одновременному повышению глубины колееобразования, сопротивлению сил движению, поэтому увеличение сцепного веса не приемлемо.

Колея

ЛТ-65 /гусеница 32 см.

Рисунок 1.7 - Впис