автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности работы следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами

003068224 сии'

на правах рукописи

Л

Фатхутдинов Марат Рафаилевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СЛЕДОРАЗРЫХЛИТЕЛЯ С КОМБИНИРОВАННЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пенза-2007

003068224

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА) на кафедре «Сельскохозяйственные машины»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Савельев Юрий Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кухмазов Кухмаз Зейдулаевич

кандидат технических наук Стрельцов Сергей Викторович

Ведущая организация ФГУ «Поволжская зональная

машиноиспытательная станция»

Защита состоится «17» мая 2007 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 при ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, ауд. 3246.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Автореферат разослан 6 апреля 2007г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Уханов А.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение эффективности отрасли растениеводства неразрывно связано с обеспечением качественного выполнения различных технологических операций при выращивании сельскохозяйственных культур, и в первую очередь зерновых.

Сдерживающим фактором при этом является переуплотнение почвы ходовыми системами сельскохозяйственной техники, и особенно колёсными движителями тракторов на весенне-полевых работах. На поверхности почвы остаются следы, существенно уменьшающие качество выполнения работ на этих участках. Переуплотнение почвы по следам ухудшает её агрофизические свойства. В результате недобор урожая на переуплотнённых участках может достигал. 40 - 50%.

Для разуплотнения и выравнивания уплотнённой почвы по следам тракторов в процессе работы применяются следоразрыхляющие устройства. Лучший результат применения следоразрыхляющих устройств достигнут при использовании для них комбинированных рабочих органов. Однако на весенне-полевых работах из-за неравномерности свойств почвы, как по глубине, так и по площади, технологические процессы выполняются на участках поля, где влажность превышает уровень влажности физически спелой почвы. Это состояние почвы не позволяет существующим следоразрыхляю-шим устройствам из-за забивания и сгруживания влажной почвы качественно выполнять процесс разрыхления и выравнивания уплотнённой почвы по следам тракторов в соответствии с агротехническими требованиями.

Таким образом, вопросы совершенствования процесса разуплотнения уплотнённой почвы по следам современных энергонасыщенных тракторов на весеннее-полевых работах являются актуальными.

Поэтому исследования, направленные на совершенствование процесса разуплотнения уплотнённой почвы в следах энергонасыщенных тракторов на весеннее-полевых работах имеют важное научное и хозяйственное значение.

Работа проводилась в рамках задания 02.01.03: «Разработать комплекс приоритетной почвообрабатывающей и посевной техники высокого технического уровня с оптимальным набором сменных рабочих органов, адаптированных к различным почвенным условиям», направленной на решение проблемы: «Научные основы формирования эффективной системы АПК» тематического плана Межведомственной координационной программы Фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг. согласно научно-исследовательской теме: «Разработка технологии и технические средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин» (номер государственной регистрации 01.200506416).

Цель исследований. Повышение эффективности процесса разуплотнения почвы за счёт совершенствования технологического процесса работы комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.

Объект исследований. Технологический процесс разуплотнения уплотненной почвы следоразрыхлителем с комбинированными рабочими органами.

Предмет исследований. Комбинированный рабочий орган следораз-рыхлителя.

Методика исследований. Методикой исследований предусматривались теоретические исследования комбинированного рабочего органа следо-разрыхлителя, которые выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики, математики и статистики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторно-полевых и полевых условиях в соответствии с действующими общепринятыми и частными методиками, а также с использованием теории планирования многофакторных экспериментов. Обработка экспериментальных данных и расчеты выполнялись с использованием методов статистики на ЭВМ.

Научная новизна. Разработана и обоснована конструктивно-технологическая схема следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами. Получены аналитические зависимости по определению тягового сопротивления ножа-рыхлителя в зависимости от его конструктивно технологических параметров и свойств уплотненной почвы; дано теоретическое обоснование его энергетической эффективности в процессе разуплотнения уплотненной почвы. Получены уравнения для определения координат траектории движения частиц почвы и величины ее скорости после взаимодействия с рабочей поверхностью клина, а также поверхности обрабатываемого пласта почвы. Дано теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров реактивного и активного зубовых дисков. Новизна конструктивных элементов подтверждена патентом РФ на изобретение №2282958.

Практическая значимость. Результаты научных исследований послужили основой для разработки следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами. Использование данного устройства на посеве зерновых культур с сеялкой СЗ-5,4 и трактором МТЗ-80 позволило восстановить урожайность по следу трактора до уровня урожайности на неуплотненных участках.

Реализация результатов исследований. Следоразрыхлитель с комбинированными рабочими органами внедрен в ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова» Кинельского района Самарской области. Экспериментальный образец следоразрыхлителя экспонировался на «IX Поволжской агропромышленной выставке» проходившей на базе ФГУ «Поволжская зональная машиноиспытательная станция» в 2006г.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях ВГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (2003.. .2007 гг.) и ФГОУ ВПО «Саратовская ГАУ им. Н.И. Вавилова» (2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 патент на изобретение, 1 статья опубликована в издании, указанном в «Перечне ВАК». Три статьи опубликованы без соавторов. Общий объем публикаций составляет 0,86 пл., из них 0,5 п.л. принадлежит автору.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 171 е., содержит 59 рис., 7 табл., список литературы из 116 наименований и 10 приложений.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

• конструктивно-технологическая схема следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами;

• теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя;

• результаты экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы, представлены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса, цель и задачи исследований» выполнен анализ исследований по влиянию уплотняющего действия ходовых систем современных тракторов на почву. Дан обзор современных способов для уменьшения уплотнения почвы. Представлен обзор комбинированных рабочих органов для рыхления почвы и классификация следоразрыхли-телей, а также выявлено наиболее перспективное направление в их разработке, которым явилось применение комбинированных рабочих органов состоящих из пассивно-реактивно-активных элементов.

Основой дальнейшего совершенствования рабочих органов для разуплотнения уплотненной почвы по следам колес тракторов являются теоретические и экспериментальные исследования В.П. Горячкина, Н.В. Орнатсккого, Н.М. Гер-севанова, H.A. Цытовича, А.К. Бирули, Г.П. Покровского, В.А. Скотникова, С.С. Саакяна, И.П. Ксеневича, М.И. Ляско, A.C. Кушнарева, A.A. Лопарева, И.П. Ма-цепуро, ГЛ. Казакова, И.И. Водяника, А.Г. Бондарева, В.А. Русанова, ЭJO. Ну-гиса, А.Н. Орды и многих других ученных по оценке характера и величины уплотнения почвы, как штампами так и различными ходовыми системами.

Процесс разуплотнения уплотненной почвы с пассивно-реактивно-активным комбинированным рабочим органом при весенне-полевых работах имеет ряд особенностей и недостаточно изучен, поэтому необходимо проведение дальнейших исследований. Проведенный анализ способов и технических средств для разуплотнения уплотненной почвы по следам тракторов на весенне-полевых работах позволил сформулировать следующие задачи исследований:

1. Обосновать конструктивно-технологическую схему следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами для трактора тягового класса 14 кН.

2. Провести теоретические исследования процесса разуплотнения уплотнённой почвы следоразрыхлителем с комбинированными рабочими органами.

3. Провести экспериментальные исследования по обоснованию конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.

4. Провести полевые исследования технологического процесса разуплотнения уплотнённой почвы следоразрыхлителем с комбинированными рабочими органами при посеве зерновых культур.

5. Определить экономическую эффективность от использования сле-доразрыхлителя с комбинированными рабочими органами.

Во втором разделе «Теоретическое обоснование технологического процесса работы следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами» приведено теоретическое обоснование конструктивных и технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.

Следоразрыхлитель трактора (рисунок 1) состоит из рамы 1, прицепного приспособления 2, замка автосцепки 8, опорно-регулировочных колёс 7 и двух боковых секций, каждая из которых содержит ножи-рыхлители 5 и ножи-щелерезы 6. Ножи-щелерезы выполнены в виде стоек лапок-рыхлителей, а позади последних установлена реактивная батарея зубовых дисков 3, позади которой установлена батарея активных зубовых дисков 4, при этом направленные вперёд зубья дисков реактивной батареи расположены над лапками-рыхлителями заднего ряда напротив середины интервалов между соседними ножами-щелерезами переднего и заднего рядов, а зубья дисков активной батареи, расположены между зубьями дисков реактивной батареи. Привод на активную батарею зубовых дисков осуществляется от вала отбора мощности трактора.

Рисунок 1 - Следоразрыхлитель с комбинированными рабочими органами: 1 -рама, 2 - прицепное приспособление; 3 - батарея реактивных зубовых дисков;

4 - батарея активных зубовых дисков, 5 - нож-рыхлитель; б - нож-щелерез;

7 - опорно-регулировочное колесо, 8 - замок автосцепки

Технологический процесс работы осуществляется следующим образом: в процессе работы ножи-щелерезы 6 нарезают в уплотнённой по следу трактора почве независимые друг от друга до установленной глубины в продольно-вертикальной плоскости ленты, которые подрезаются и приподнимаются ножами-рыхлителями 5. Реактивная батарея зубовых дисков 3, расположенная над лапками ножей-рыхлителей 5 заднего ряда, рыхлит нарезанные ленты на отдельные комки почвы, при этом зубья дисков активной батареи 4, расположенные между зубьями дисков реактивной батареи 3, отрывают и отводят от комков почвы мелкие arpera-

ты и очищают междисковое пространство реактивной батареи 3 зубовых дисков, не давая им забиваться и сгруживать почву, за счёт большей частоты вращения.

Тяговое сопротивление ножа-рыхлителя определится как сумма тяговых сопротивлений его составных элементов

РНР=РН+РП+РЛР + РИ, (1)

где Рн — тяговое сопротивление ножа-щелереза, Н; Рп - тяговое сопротивление поводка, Н; Рлр — тяговое сопротивление лезвия лапки-рыхлителя, Н; Ри — сопротивления на преодоление инерции пласта почвы, Н.

Рисунок 2 — Схема взаимной расстановки ножей-щелерезов и ножей-рыхлителей

боковой секции

1 - нож-щелерез, 2 - поводок, 3 - стрельчатая лапка-рыхлитель

Тяговое сопротивление ножа-щелереза определено по известной формуле, с учётом реально изменяющейся по глубине плотности почвы по следу трактора при влажности почвы выше её оптимального значения

Рн = 2Ьт • эй\{<р + Гн ) + £ • (У 48 + 0,65 • А, -1,25 • А,2) ■ Й, +

о

+ 2ат ■ ЬР ■ Ь„ ■ /„, (2)

где Ьцл — ширина грани клина ножа-щелереза, м; <р — угол трения почвы о сталь, град; 2ун — угол в плане ножа-щелереза, град; <унюп — нормальное напряжение на грани клина, Н/м2; £ — коэффициент бокового давления почвы; А, - г'-ая глубина почвенного слоя, м; <гш— нормальное давление пласта почвы на боковую грань ножа-щелереза, Н/м2; ИР - глубина обработки почвы, м; /п, — коэффициент трения почвы о сталь.

Тяговое сопротивление перемещению поводка в почве определится по формуле

Ра=1-Ршп + Рт, (3)

где Рш - тяговое сопротивление на преодоление силы трения боковой поверхностью поводка, Н; Рвп - тяговое сопротивление на преодоление силы трения верхней гранью поводка, Н.

Лапка-рыхлитель ножа-рыхлителя представляет косопоставленный клин с углом в плане 2ул, поэтому, основываясь на исследованиях В.П. Го-рячкина и Г.Н. Синеокова, её тяговое сопротивление Рлр и сопротивление на преодоление инерции пласта почвы Ри можно записать: /

Рдр ~

hp-b• cosff ■ sm(g + 2(р) 2 , cos(g + q>)

——- —рг--''л'

а + Ф+Ф \ 2sine-cosí>

eosф-eos ( ^

•sin^, (4)

ри =к'Ьл'р-V2 ■$та-гё((х + ф), (5)

&

где гтах - максимальное напряжение чистого сдвига, Н/м2; <р' - угол внутреннего трения почвы, град; ИР, Ь - глубина обработки и ширина захвата лапы, м; а — угол крошения клина, град; 2ул - угол в плане лапки-рыхлителя, град; ц — коэффициент объёмного смятия почвы, Н/м3; Зф - толщина фаски, м; 1Л - ширина фаски, м; е - угол поверхности фаски с горизонтом, град; V- скорость движения клина, м/с.

В итоге общее тяговое сопротивление ножа-рыхлителя (1) определиться с учётом формул (2), (3), (4) и (5), и будет изменяться в зависимости от свойств почвы, а также от конструктивно-технологических параметров рабочего органа.

В процессе рыхления почвы по следам тракторов с целью разуплотнения применяется блокированное механическое воздействие на объём почвы, расположенный в вертикальной ленте. Ленты нарезаются определённой ширины ножами-щелерезами. Преимуществом данного способа является концентрация подведённой механической энергии только в объёме ленты. Образующиеся почвенные агрегаты при этом имеют максимальный размер не более ширины ленты, что достигается ограничением распространения плоскостей бокового скола почвы в поперечном направлении от лапок-рыхлителей.

Площадь плоскости скола при блокированном рыхлении

(6)

• fon» "+<Р + <Р'Л sin 90--—-——

I 2

Площадь скола при классическом рыхлении

ЬРО ■hf+h1 ■ tg^

=-:-(7)

Sin (i'

где Ьл, bP0 - ширина ленты и ширина захвата рабочего органа, м.

Рисунок 3 - Схема к определению площади скола рабочим органом при классическом и блокированном рыхлении почвы

Расстояние от рабочей поверхности рабочего органа до плоскости скалывания почвы, по линии действия результирующего усилия, приложенного к рабочей поверхности на высоте от дна борозды, определим по формуле

к

■ (с/&а + с1%у).

(8)

3 • 3 ■ 3 Определим количество энергии, необходимое для деформации и крошения пласта почвы с использованием выражений, предложенных профессорами Г.И. Покровским и В.В. Кацыгиным для единицы объёма при динамическом воздействии деформатором: • для блокированного рыхления:

ЛЬца^а+агу) ( а + 0 + ф'

- 3 ею! 90--£—~ | • Б1п

эБ=р-Р-

(?)

1 для классического рыхления:

ИР-ЬРО-Ьэ-Гд2-е 3

и)

эКП=/з-р■

. (__„ а + ф + <р'

•вт 90--

I 2

Ъро -Ьр+И2 ■tg

эту/

в

(10)

где 1Э — расстояние распространения энергии, м; Р — плотность почвы, кг/м3;--угол поперечного скола пласта почвы, град; Уд — скорость дефор-

мирования, м/с.

Эффективность предполагаемого способа рыхления по сравнению с классическим можно оценить сравнительным коэффициентом эффективности используемой энергии

(11)

При взаимодействии плоского клина с почвой пласт почвы деформируется его рабочей поверхностью по направлению движения. После достижения предела прочности почва скалывается под углом у/ к горизонту (рисунок 4).

после схода с поверхности плоского клина

Частица почвы перемещается по рабочей поверхности с момента скола элемента пласта, поднимается на высоту клина до точки схода В, имеющей координаты относительно точки А:

- по вертикали:

ув~СВ- 1РП ■ sin а, (12)

- по горизонтали:

x.=-Vf-tm- (13)

где Vf— горизонтальная составляющая абсолютной скорости перемещения пласта почвы Va по рабочей поверхности, м/с; tPn - время перемещения частицы пласта почвы по рабочей поверхности клина, с; 1РП- длинна рабочей поверхности клина, м.

С учётом величины и направления скорости Va скорость Va' по Г.Н. Синеокову, определится:

<14>

где VFO — скорость движения рабочего органа, м/с.

Время tpn, с учётом скорости перемещения частиц почвы по рабочей поверхности клина VPn определим по следующей формуле

l?n =/f„sin(g + yO vrn vPO ■sin ¥

После схода с рабочей поверхности клина частицы почвы движутся по направлению движения как свободно брошенное тело под углом

рг = 90° - у к горизонту.

Вектор абсолютной скорости Va направлен в сторону движения клина

под углом (90° —~~)> поэтому частицы почвы при дальнейшем движении

поднимаются по восходящей ветви траектории до максимальной высоты Лтах, где уменьшающаяся вертикальная составляющая V/ абсолютной скорости Va равна нулю. При дальнейшем полёте частицы почвы движутся по нисходящей ветви траектории и перемещаются в горизонтальном направлении относительно точки схода В с рабочей поверхности на расстояние Jtmax.

Учитывая, что на частицу почвы в полёте действует только сила тяжести, и если пренебречь сопротивлением воздуха, то максимальная ордината траектории движения частицы почвы определится выражением

sin а ■ cos 90° -:

I 2,

sin]'"■ ■ - • '

У max

Г»--§

cos^90° -^j

a

x + /p

sin у/

V,

sin a

PO

sin(a +1//~)

•cos

Í90--I

1

sin a

---cosl

sin(a + у/) V

Í--I

Абсцисса максимума траектории определится по формуле

sma

PO

cod 90°

sinaco:

-h

(16)

sin(a+^) V 2)) siny/

Максимальную высоту профиля поверхности почвы над клином, с учётом величины h'P, определим следующим выражением

sin(a + у/)

уп " max

+ К = .Ушах + К

sin^

(18)

где ИР - толщина обрабатываемого слоя почвы после рыхления, м.

При обосновании конструктивно-технологических параметров реактивного зубового диска комбинированного рабочего органа исходили из условия его работы без сгруживания (рисунок 5).

Рисунок 5 - Схема взаимодействия реактивного зубового ротора с пластом почвы

Были определены координаты центра окружности х0, уо и её радиус R: х - а+с i (b-d)-\(a-cf+(b-df-4h2J

° 2 J(a-c?+{b-dy-Bk„ ' С ^

V =b + d {a-M(p-cY+{b-d)2-Ahl3\

R = (a-c)1+(b-d)1-4h2P3

8h„ ■ 1 ;

Окружная скорость реактивного зубового диска определена выражением: sin« (пп оЛ (, sin(a + w) ,„ п

vat\ 1 + -п-vH 90_т И --•-— + h +rcr

у 1 sin(a + цг) У sin у/_, , (22)

ОДГ с—а

Величина интервала между ступицей и поверхностью профиля обрабатываемого пласта определится:

h" = R-RCT-hP3, (23)

где hPJ — глубина обработки почвы зубом реактивного диска, м.

Данная величина будет определять возможность работы зубового диска без сгруживания.

Количество зубьев в секторе МОК определено с учётом агротребований, исходя из предположения, что расстояния между соседними зубьями по линии поверхности пласта МК будут не более допустимого диаметра комков почвы dK\

Л

360° ¿LOQ

360°

arctg

R-h,

arctg

•рэ;

_360°

_dt '

(a - с)2 +ф- df - 12 h

(24)

'«y

При обосновании конструктивно-технологических параметров активного зубового диска комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя, примем расстояние между центрами О и О' таково, чтобы между траекторией окружности конца зуба активного зубового диска и ступицей реактивного диска сохранялось расстояние А". Глубина обработки почвы активным зубовым диском должна быть такой, чтобы его зуб после рыхления максимального объема почвы в междисковом пространстве проходил точку К. Величины параметров т и и выразим следующим образом:

т = х„ч-Лст + А^ (25)

" = Уо. (26)

Для обеспечения работы по рыхлению почвы во всём междисковом пространстве примем радиус окружности активного зубового диска с центром О' равным радиусу реактивного зубового диска

Я' = П. (27)

В процессе работы активной зубовый диск должен вращаться с частотой, при которой его зуб проходит траекторию равную длине дуги РК за время 1а равное времени ¡р прохождения зубом реактивного диска дуги иКЫ, равной диаметру агрегата почвы в соответствии с агротребованиями.

(28)

(29)

и

'' V0 a>R'

V r0

co'R'

(30)

где со — частота вращения реактивного зубового диска, с"!; У0 - окружная скорость активного зубового диска, м/с; со' - частота вращения активного зубового диска, с"1; К0' - окружная скорость активного зубового диска, м/с. Частота вращения активного зубового диска

/ 2 Я2 +^j(n-df +(c~mf^

со ■ arceos

co-RX,

■да _

2R

2R-d„

(31)

"/Г "Л'

Количество зубьев активного зубового диска определим исходя из условия, что участок РК обрабатывается одним зубом

360° 360° (32)

arceos

2Д2 + У(Й - d~f + (p-mf

2 R2

Предлагаемые конструктивно-технологические параметры активных зубовых дисков направлены на обеспечение качественного рыхления уплотнённой почвы и работы батарей активных и реактивных зубовых дисков без забивания в соответствии с агротехническими требованиями.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» излагается программа и методика исследований. Программа исследований включала:

• экспериментальные лабораторно-полевые исследования по оценке уплотняющего действия ходовой системы трактора МТЗ-80 на почву;

• экспериментальные лабораторно-полевые исследования по обоснованию конструктивно-технологических параметров следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами следоразрыхлителя;

• полевые исследования следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами при посеве зерновых культур;

• определение экономической эффективности использования следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами для тракторов тягового класса 14 кН на посевах зерновых культур.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований и их анализ» приведены основные результаты проведенных экспериментов и дан их анализ.

Для лапки-рыхлителя с данными параметрами зависимость максимальной высоты профиля поверхности почвы от глубины рыхления представлена на рисунке 6, из которого очевидно, что с увеличением глубины обработки высота подъёма частиц увеличивается, а после глубины 0,1 м динамика нарастания уменьшится в 3 раза. При этом экспериментальные данные подтверждают теоретическую зависимость представленную на графике в диапазоне глубин рыхления до 0,1.. .0,12 м, что является рабочим интервалом.

йтах,м 0,210,190,170,150,13-

м

Рисунок 6 - Зависимость максимальной высоты профиля поверхности почвы от глубины рыхления

Для оптимизации конструктивно-технологических параметров зубовых дисков реактивной батареи, влияющих на качество крошения уплотнённой почвы, был проведен многофакторный эксперимент. Получено уравнение регрессии: К=-701,75 + 3,305В + 2,897# + 4,222- 10~3 ЯВ-6,947-10~3В2 -1,049- 10 3Я2. (33) Найдены оптимальные значения расстояния от центра вращения реактивного барабана до носка рыхлителя В = 300 мм и нижней части рыхлителя Н = 198 мм при длине поводка L = 60 мм (рисунок 7).

Для оптимизации конструктивно-технологических параметров зубовых дисков активной батареи, влияющих на качество крошения уплотненной почвы был, реализован многофакторный эксперимент. Получено уравнение регрессии: К =-165,46+l,865Z,a +8.032Zo -3.953-10-3i„ -0.502Z*. (34)

Найдены оптимальные значения расстояния между центрами вращения реактивной и активной батареи зубовых дисков по горизонтали La = 235,8 мм и количество зубьев на диске активного батареи зубовых дисков Za = 8 шт при высоте от центра вращения активного барабана до основания ножа-рыхлителя #а = 198 мм по вертикали (рисунок 8).

Рисунок 7-Факторнаязависимость изменения качества крошения почвы от значения расстояния от центра вращения реактивного барабана до носка рыхлителя по горизонтали (В) и расстояния до основания ножа-рыхлителя по вертикали (Н)

изменения качества крошения почвы от расстояния между центрами вращения реактивной и активной батареи зубовых дисков (Ьд) по горизонтали и количества зубьев (¿а)

Для определения эффективности энергозатрат на работу ножей-рыхлителей определена их энергетическая эффективность (рисунок 9). Результаты экспериментальных исследований показывают, что с увеличением глубины обработки эффективность уменьшается на рабочих скоростях 2,2 и 2,78 м/с. Это объясняется тем, что количество подведённой энергии постоянно, а объём рыхления увеличивается, причём концентрация энергии выше у предполагаемого блокированного способа.

Преимущество блокированного способа рыхления уплотнённой почвы на различных глубинах рыхления продемонстрировано сравнительным коэффициентом энергетической эффективности, показывающим во сколько раз эффективность блокированного рыхления больше классического: при глубине рыхления 0,06 м -1,61; при 0,08 м - 1,68; на 0,10 м -1,74; на 0,12 м - 1,81 (рисунок 10).

Данные энергооценки комбинированных рабочих органов следоразрых-лителя, приведённые на рисунке 11 показывают, что при увеличении рабочей скорости тяговое сопротивление ножа-рыхлителя увеличиваются по нелинейной зависимости. Экспериментальные данные подтверждают теоретические расчёты с отклонением менее 5% на рабочих скоростях от 2,2 до 3,3 м/с.

Г} Д* • м" 1400

1200

1000

800

600

400

200

0

.0,08м Эв .0,08м Э™ а0,1МЭб хО 1ы Экл

у

—

2,2 2.4 2.6 2,8 3 3.2 3,4 3,6 3,8 у, "

Рисунок 9 — Энергетическая эффективность в зависимости от скорости движения

0.06 0,08 0,10 0 12 Ьр. мм

Рисунок 10 - Изменение сравнительного коэффициента энергетической эффективности процесса разуплотнения почвы

На больших скоростях разница увеличивается, причём увеличение тягового сопротивления по экспериментальным данным более интенсивно. На основной рабочей скорости 2,78 м/с тяговое сопротивление ножа-рыхлителя на глубинах рыхления 0,08 и 0,1 м составляет 368 и 453 Н соответственно.

Рисунок 11 - Зависимость тягового Рисунок 12 — Зависимость тягового сопротивления ножа-рыхлителя сопротивления следоразрыхлителя

от скорости движения от скорости движения

Общие энергозатраты на работу следоразрыхлителя при разуплотнении уплотнённой почвы в следах трактора МТЗ-80 даны на рисунке 12. Изменение тягового сопротивления нелинейно: увеличивается с увеличением скорости движения. Тяговое сопротивление следоразрыхлителя на глубине рыхления 0,08 м составляет при скорости 2,2 м/с - 2850 Н, при 2,78 м/с - 2940 Н.

Результаты исследований величины выровнености поверхности следа после разуплотнения почвы показывают, что за счёт качественного рыхления уплотнённой почвы комбинированным рабочим органом, обеспечивается полное восстановление профиля поверхности почвы. Выравнивание поверхности достигается благодаря работе активного и реактивного зубовых дисков, как на поверхности следа, так и на его боковых участках. В результате средняя величина неровностей не превышала 0,01 ...0,012 м, что отвечает агротехническим требованиям (рисунок 13).

Рассгеиниа от цаитра следа трактора см

-26 -22 -18 -14 -10 -€ -2 0 2 в 10 14 18 22

0,06 0,08 0,1 0,15 0,2 0,25 Глубина почвенного горизонта, м

Рисунок 13 — Поперечное профилирование Рисунок 14—Оценка эффективности профиля следа ходовой системы разуплотнения почвы следоразрыхлителем

Эффективность разуплотнения почвы в следе трактора МТЗ-80 определялась в сравнении с контролем - твёрдостью на неуплотнённых участках (рисунок 14). Если твёрдость уплотнённой почвы на глубине 0,08...0,15 м находилась в интервале от 0,80 до 1,0 МПа, то после следоразрыхления она соответственно была от 0,59 до 0,62 МПа и соответствовала контрольным величинам до уплотнения. Необходимо отметить, что твёрдость уплотнённой почвы уменьшилась в среднем на 0,23 МПа на глубине более 0,12 м, там где рыхления не проводилось. Этот эффект достигнут благодаря разуплотнению верхнего горизонта.

В пятом разделе «Технико-экономическая эффективность использования следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами» приведены экономические расчеты, подтверждающие эффективность применения следоразрыхлителя. Применение экспериментального следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами на посеве яровой пшеницы «Кинельская 59», позволило повысить урожайность сельскохозяйственной культуры, за счёт разрыхления следов трактора Экономический эффект от повышения количества продукции составил 244,38 руб/га. За счет повышения урожайности на сопоставимые объёмы работ годовой экономический эффект от внедрения экспериментального следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами составил 60955 рублей (в ценах на сентябрь 2006 года), а срок его окупаемости 0,54 года.

Общие выводы

1. В результате анализа конструкций следоразрыхляющих устройств с комбинированными рабочими органами определено, что существующие комбинированные рабочие органы при разуплотнении уплотненной почвы при влажности на уровне физически спелой и более не всегда обеспечивают качество ее крошения и выравнивания ее поверхности в соответствии с агротехническими требованиями. Перспективным направлением в совершенствовании конструкции следоразрыхлителя является создание комбинированных рабочих органов, содержащих пассивные, реактивные и активные составляющие.

2. Обоснован и разработан следоразрыхлитель для тракторов класса 14 кН с комбинированными рабочими органами (патент РФ на изобретение №2282958), обеспечивающий качественное рыхление уплотненной почвы при влажности на уровне физически спелой и более.

Теоретические исследования процесса разуплотнения уплотненной почвы комбинированными рабочими органами следоразрыхлителя позволили определить:

• конструктивные параметры и тяговое сопротивление ножа-рыхлителя в зависимости от свойств почвы и от геометрических параметров его рабочих элементов, а также выражение для оценки энергетической эффективности процесса разуплотнения;

• аналитические выражения для определения параметров траектории движения частиц почвы после схода с рабочей поверхности клина;

• аналитические выражения для определения конструктивно-технологических параметров реактивного и активного зубового дисков.

3. Результаты проведенных экспериментальных исследований позволили определить:

• уплотняющее действие ходовой системы трактора МТЗ-80 на почву наиболее интенсивно оказывается в верхнем слое почвы; глубина следа достигает 0,06...0,07 м, плотность почвы до 1,19 г/см3, твердость почвы до 0,83 МПа.

• оптимальное расстояние между ножом-щелерезом и лапой-рыхлителем составляет 0,06 м; тяговое сопротивление ножа-рыхлителя при глубине рыхления 0,10 м - 453 Н; 0,08 - 368 Н на скорости движения 2,78 м/с.

• сравнительный коэффициент энергетической эффективности разуплотнения почвы ножом-рыхлителем составляет на глубине рыхления 0,06 м - 1,27; на 0,08 м - 1,36; на 0,1 м - 1,46 и на 0,12 м - 1,56; тяговое сопротивление следоразрыхлителя при работе на глубине рыхления 0,08 м и скорости движения 2,78 м/с составляет 2940 Н.

4. Полевые исследования экспериментального следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами в составе посевного агрегата показали, что предлагаемые комбинированные рабочие органы обеспечивают качественное рыхление и выравнивание уплотненной почвы в следах трактора в соответствии с агротехническими требованиями:

• качество крошения уплотненной почвы не менее 92%;

• выравненность поверхности почвы поверхности разуплотненного следа составляет в среднем 0,012 м;

• твердость почвы на разуплотненных участках соответствует контрольным значениям;

• глубина заделки семян по следам трактора после разуплотнения комбинированным рабочим органом соответствует агротехническим требованиям;

• динамика появления всходов зерновых культур на разуплотненных участках соответствует динамике всходов на неуплотненных;

• урожайность зерновых культур на разуплотненных участках достигает

уровня контрольных.

5. Годовой экономический эффект от применения экспериментального следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами в агрегате с сеялкой СЗ-5,4 и трактором МТЗ-80 на посеве яровой пшеницы «Кинельская 59» составляет 60955 рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Савельев, Ю.А. Следоразрыхлитель / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхут-динов // Сельский механизатор. - 2007. - №3. - С. 15.

Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

2. Фатхутдинов, М.Р. Обоснование необходимости совершенствования конструкции следоразрыхлителя для тракторов класса 1,4...5 / М.Р. Фатхутдинов // Современные технологии, средства механизации и техническое обслуживание в АПК: сб. науч. трудов Поволжской межвузовской конференции. - Самара, 2003. - С. 24-26.

3. Фатхутдинов, М.Р. Анализ и обоснование технологической схемы следоразрыхлителя / М.Р. Фатхутдинов // Актуальные инженерные проблемы АПК в XXI веке: сб. науч. трудов инженерной секции Международной научно-практической конференции. - Самара, 2004. - С. 148-149.

4. Фатхутдинов, М.Р. Следоразрыхлитель трактора класса 1,4 - 5 с комбинированным рабочим органом / М.Р. Фатхутдинов // Известия Самарской ГСХА. - Самара, 2006. -№3. - С. 150-151.

5. Савельев, Ю.А. Результаты экспериментальных исследований работы комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Известия Самарской ГСХА. - Самара, 2006. - №3. -С. 152.

6. Савельев, Ю.А. Эффективность применения следоразрыхлителя для тракторов классов 1,4...5 / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Материалы международной научно-практической конференции. 4.2. - Саратов, 2006. -С. 133-135.

7. Пат. №2282958 Российская Федерация, МПК А 01 В 37/00. Следоразрыхлитель трактора / Савельев Ю.А., Мокрицкий С.Н., Фатхутдинов М.Р.; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия -№ 2004131601/12; заяв. 29.10.04; опубл. 10.09.06, Бюл. №25. - 5 е.: ил.

Подписано в печать 5.04 07. Объем 1,10 уел п л Тираж 100 экз Заказ № 518.

Отпечатано с готового оригинал-макета в мини-типографии.

Свидетельство № 5551.

440600, г. Пенза, ул Московская, 74

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ исследований по влиянию уплотняющего действия ходовых систем современных тракторов на почву.

1.2. Обзор современных способов для уменьшения уплотнения почвы.

1.3. Обзор комбинированных рабочих органов для рыхления почвы.

1.4. Анализ исследований по теоретическому обоснованию процесса разуплотнения уплотнённой почвы.

1.5. Выводы.

1.6. Цель и задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РАБОТЫ СЛЕДОРАЗРЫХЛИТЕЛЯ С КОМБИНИРОВАННЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ.

2.1. Разработка следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами.

2.2. Определение тягового сопротивления ножа-рыхлителя комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.

2.3. Оценка энергетической эффективности процесса рыхления почвы ножом-рыхлителем.

2.4. Определение параметров траектории движения частицы почвы после схода с рабочей поверхности клина лапки-рыхлителя.

2.5. Обоснование конструктивно-технологических параметров реактивного зубового диска комбинированного рабочего органа

2.6. Обоснование конструктивно-технологических параметров активного зубового диска комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.

2.7. Выводы.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Программа экспериментальных исследований.

3.2. Методика лабораторно-полевых исследований.

3.2.1. Методика определения уплотняющего действия на почву ходовой системы трактора МТЗ-80.

3.2.1.1. Методика поперечного профилирования поверхности почвы по следам трактора.

3.2.1.2. Методика определения влажности почвы.

3.2.1.3. Методика исследования плотности почвы.

3.2.1.4. Методика исследования твёрдости почвы.

3.2.2. Методика лабораторно-полевых исследований по оптимизации конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа экспериментального следоразрыхлителя.

3.2.2.1. Методика определения качества крошения почвы.

3.2.2.2. Исследование зависимости качества крошения почвы от расстояния между ножом-щелерезом и лапкой-рыхлителем.

3.2.2.3. Методика профилирования поверхности обрабатываемого пласта почвы над ножом-рыхлителем.

3.2.2.4. Исследование зависимости крошения почвы от количества зубьев на диске реактивной батареи.

3.2.2.5. Методика оптимизации конструктивно-технологических параметров ножей-рыхлителей и реактивной батареи зубовых дисков.

3.2.2.6. Методика оптимизации конструктивно-технологических параметров взаимодействия реактивной и активной батареи зубовых дисков.

3.2.2.7. Исследования зависимости качества крошения уплотнённой почвы от радиуса кривизны зуба активной батареи зубовых дисков.

3.2.2.8. Исследование зависимости качества крошения уплотнённой почвы от частоты вращения зубовых дисков активной батареи.

3.2.2.9. Методика проведения энергооценки следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами.

3.3. Методика полевых исследований.

3.3.1. Устройство и технологический процесс работы экспериментального следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами.

3.3.2. Методика исследования глубины заделки семян.

3.3.3. Определение динамики появления всходов.

3.3.4. Определение биологической урожайности.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

АНАЛИЗ.

4.1. Анализ результатов исследования уплотняющего действия ходовой системы трактора МТЗ-80 на почву.

4.1.1. Определение величины деформации почвы по следам трактора МТЗ-80.

4.1.2. Анализ изменения твёрдости и плотности уплотнённой почвы в следе трактора.

4.2. Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований по оптимизации конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.

4.2.1. Результаты оптимизации расстояния между ножом-щелерезом и лапкой-рыхлителем.

4.2.2. Результаты профилирования поверхности обрабатываемого пласта почвы ножами-рыхлителями.

4.2.3. Влияние конструктивно-технологических параметров зубовых дисков реактивной батареи на качество крошения уплотнённой почвы.

4.2.4. Влияние конструктивно-технологических параметров зубовых дисков активной батареи на качество крошения уплотнённой почвы.

4.3. Результаты и анализ данных энергозатрат следоразрыхлителя на разуплотнение уплотнённой почвы в следах трактора

МТЗ-80.

4.4. Результаты полевых исследований.

4.4.1. Результаты исследований величины выровнености поверхности после разуплотнения почвы.

4.4.2. Оценка эффективности разуплотнения почвы по следам трактора.

4.4.3. Результаты исследования глубины заделки семян и динамики всходов яровой пшеницы.

4.4.4. Анализ полученного урожая с опытных посевов.

4.5.Вывод ы.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЛЕДОРАЗРЫХЛИТЕЛЯ С КОМБИНИРОВАННЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ

НА ПОСЕВЕ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР.

Повышение эффективности отрасли растениеводства неразрывно связано с обеспечением качественного выполнения различных технологических операций при выращивании сельскохозяйственных культур, и в первую очередь зерновых.

Сдерживающим фактором при этом является переуплотнение почвы ходовыми системами сельскохозяйственной техники, и особенно колёсными движителями тракторов на весенне-полевых работах. На поверхности почвы остаются следы, существенно уменьшающие качество выполнения работ на этих участках. Переуплотнение почвы по следам ухудшает её агрофизические свойства. В результате недобор урожая на переуплотнённых участках может достигать 40 - 50%.

Для разуплотнения и выравнивания уплотнённой почвы по следам тракторов в процессе работы применяются следоразрыхляющие устройства. Лучший результат применения следоразрыхляющих устройств достигнут при использовании для них комбинированных рабочих органов. Однако на весенне-полевых работах из-за неравномерности свойств почвы, как по глубине, так и по площади, технологические процессы выполняются на участках поля, где влажность превышает уровень влажности физически спелой почвы. Это состояние почвы не позволяет существующим следоразрыхляюшим устройствам из-за забивания и сгруживания влажной почвы качественно выполнять процесс разрыхления и выравнивания уплотнённой почвы по следам тракторов в соответствии с агротехническими требованиями.

Таким образом, вопросы совершенствования процесса разуплотнения уплотнённой почвы по следам современных энергонасыщенных тракторов на весенне-полевых работах являются актуальными.

Поэтому исследования, направленные на совершенствование процесса разуплотнения уплотнённой почвы в следах энергонасыщенных тракторов на весенне-полевых работах имеют важное научное и хозяйственное значение.

Работа проводилась в рамках задания 02.01.03: «Разработать комплекс приоритетной почвообрабатывающей и посевной техники высокого технического уровня с оптимальным набором сменных рабочих органов, адаптированных к различным почвенным условиям», направленной на решение проблемы: «Научные основы формирования эффективной системы АПК» тематического плана Межведомственной координационной программы Фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг. согласно научно-исследовательской теме: «Разработка технологии и технических средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин» (номер государственной регистрации 01.200506416).

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИИ. Повышение эффективности процесса разуплотнения почвы за счёт совершенствования технологического процесса работы комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Технологический процесс разуплотнения уплотненной почвы следоразрыхлителем с комбинированными рабочими органами.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ. Комбинированный рабочий орган следоразрыхлителя.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Методикой исследований предусматривались теоретические исследования комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя, которые выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики, математики и статистики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторно-полевых и полевых условиях в соответствии с действующими общепринятыми и частными методиками, а также с использованием теории планирования многофакторных экспериментов. Обработка экспериментальных данных и расчеты выполнялись с использованием методов статистики на ЭВМ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработана и обоснована конструктивно-технологическая схема следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами. Получены аналитические зависимости по определению тягового сопротивления ножа-рыхлителя в зависимости от его конструктивно-технологических параметров и свойств уплотненной почвы; дано теоретическое обоснование его энергетической эффективности в процессе разуплотнения уплотненной почвы. Получены уравнения для определения координат траектории движения частиц почвы и величины ее скорости после взаимодействия с рабочей поверхностью клина, а также поверхности обрабатываемого пласта почвы. Дано теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров реактивного и активного зубовых дисков. Новизна конструктивных элементов подтверждена патентом РФ на изобретение №2282958.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Результаты научных исследований послужили основой для разработки следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами. Использование данного устройства на посеве зерновых культур с сеялкой СЗ-5,4 и трактором МТЗ-80 позволило восстановить урожайность по следу трактора до уровня урожайности на неуплотненных участках.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Следоразрыхлитель с комбинированными рабочими органами внедрен в ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова» Кинельского района Самарской области. Экспериментальный образец следоразрыхлителя экспонировался на «IX Поволжской агропромышленной выставке» проходившей на базе ФГУ «Поволжская государственная зональная машиноиспытательная станция» в 2006 г.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (2003.2007 гг.) и ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» (2006 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 патент на изобретение, 1 статья опубликована в издании, указанном в «Перечне ВАК». Три статьи опубликованы без соавторов. Общий объем публикаций составляет 0,86 п.л., из них 0,5 п.л. принадлежит автору.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 171 е., содержит 59 рис., 7 табл., список литературы из 116 наименований и 10 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

По результатам теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. В результате анализа конструкций следоразрыхляющих устройств с комбинированными рабочими органами определено, что существующие комбинированные рабочие органы при разуплотнении уплотненной почвы при влажности на уровне физически спелой и более не всегда обеспечивают качество ее крошения и выравнивания ее поверхности в соответствии с агротехническими требованиями. Перспективным направлением в совершенствовании конструкции следоразрыхлителя является создание комбинированных рабочих органов, содержащих пассивные, реактивные и активные составляющие.

2. Обоснован и разработан следоразрыхлитель для тракторов класса 14 кН с комбинированными рабочими органами (патент РФ на изобретение №2282958), обеспечивающий качественное рыхление уплотненной почвы при влажности на уровне физически спелой и более.

Теоретические исследования процесса разуплотнения уплотненной почвы комбинированными рабочими органами следоразрыхлителя позволили определить:

- конструктивные параметры и тяговое сопротивление ножа-рыхлителя в зависимости от свойств почвы и от геометрических параметров его рабочих элементов, а также выражение для оценки энергетической эффективности процесса разуплотнения;

- аналитические выражения для определения параметров траектории движения частиц почвы после схода с рабочей поверхности клина;

- аналитические выражения для определения конструктивно-технологических параметров реактивного и активного зубового дисков.

3. Результаты проведенных экспериментальных исследований позволили определить:

- уплотняющее действие ходовой системы трактора МТЗ-80 на почву наиболее интенсивно оказывается в верхнем слое почвы; глубина следа достигает 0,06.0,07 м, плотность почвы до 1,19 г/см, твердость почвы до 0,83 МПа.

- оптимальное расстояние между ножом-щелерезом и лапкой-рыхлителем составляет 0,06 м; тяговое сопротивление ножа-рыхлителя при глубине рыхления 0,10 м - 453 Н; 0,08 м - 368 Н на скорости движения 2,78 м/с.

- сравнительный коэффициент энергетической эффективности разуплотнения почвы ножом-рыхлителем составляет на глубине рыхления 0,06 м - 1,61, на 0,08 м - 1,68, на 0,10 м - 1,74 и на 0,12 м -1,81; тяговое сопротивление следоразрыхлителя при работе на глубине рыхления 0,08 м и скорости движения 2,78 м/с составляет 2940 Н.

4. Полевые исследования экспериментального следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами в составе посевного агрегата показали, что предлагаемые комбинированные рабочие органы обеспечивают качественное рыхление и выравнивание уплотненной почвы в следах трактора в соответствии с агротехническими требованиями:

- качество крошения уплотненной почвы не менее 92%;

- выравненность поверхности почвы разуплотненного следа составляет в среднем 0,012 м;

- твердость почвы на разуплотненных участках соответствует контрольным значениям;

- глубина заделки семян по следам трактора после разуплотнения комбинированным рабочим органом соответствует агротехническим требованиям;

- динамика появления всходов зерновых культур на разуплотненных участках соответствует динамике всходов на неуплотненных;

- урожайность зерновых культур на разуплотненных участках достигает уровня контрольных.

5. Годовой экономический эффект от применения экспериментального следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами в агрегате с сеялкой СЗ-5,4 и трактором МТЗ-80 на посеве яровой пшеницы «Кинельская 59» составляет 60955 рублей.

1. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер. М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. А.с.1093271. СССР. Следозаделыватель трактора / В.В. Мизюков, Ю.Н. Колесников, Ю.М. Колосков и др. № 3459068/30-15; заяв. 12.04.82; опубл. 23.05.84. Бюл. №19. - 4 е.: ил.

3. А.с. 545277. СССР. Устройство для рыхления и заделывания следов колёс трактора / Кретов В.И. №2123781/15; заяв. 08.04.75;опубл. 05.02.77. Бюл. №5. - 2 е.: ил.

4. А.с. 1386062. СССР. Рабочий орган почвообрабатывающего орудия / Р.И. Байметов, А. Тухтакузиев, А.А. Насритдинов и др. № 3994578/30-15; заяв. 11.10.85; опубл. 07.04.88. Бюл. №13.-2 е.: ил.

5. А.с. 1271390. СССР. Почвообрабатывающее орудие / В.К. Бакулин, В.В. Наливайко. №3859482/30-15; заяв. 21.02.85; опубл. 23.11.86. Бюл. №43.-2 е.: ил.

6. А.с. 1545964. СССР. Почвообрабатывающее орудие / Р.И. Байметов, А.О. Хаджи Мурадов, А.А. Ахметов. - № 4320412/30-15; заяв. 27.10.87; опубл. 28.02.90. Бюл. №8.-3 е.: ил.

7. А.с. 1268122. СССР Комбинированное орудие для безотвальной обработки почвы / А.Д. Кормщиков, Л.А. Кормщикова. -№3833529/30-15; заяв. 30.12.84; опубл. 07.11.86.Бюл. №41. -3 е.: ил.

8. А.с. 938776. СССР. Комбинированная почвообрабатывающая машина / Л.К. Литвинюк, М.С. Хоменко, Н.Н. Нагорный и др. -№2926707/30-15; заяв. 12.03.80; опубл. 30.06.82. Бюл. №24. -5 е.: ил.

9. Астафьев, В.Л. Совершенствование технической оснащённости села с учётом уплотняющего воздействия МТА на почву/ В.Л.Астафьев и др. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002. - №9. - С. 11-12.

10. Бондарев, А.Г. Изменение физических свойств и плодородия почвы Нечерноземной зоны под влиянием ходовых системсельскохозяйственной техники / А.Г. Бондарев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1983. №5. С. 25-28.

11. Бондарев, А.Г. Проблема обостряется / А.Г. Бондарев // Земледелие. 1985. №2. С. 23-25.

12. Бондарев, А.Г. Временные рекомендации по ограничению уровня воздействия движителей сельскохозяйственной техники на почву / А.Г. Бондарев, В.А. Русанов, И.С. Рабочее. М.: Агропромиздат, 1985. - 12с.

13. Вагин, А.Т. Механизация защиты почв от водной эрозии в нечерноземной полосе / под ред. А.Т. Вагина. Л.: «Колос» (Ленинградское отделение), 1977.-272 с.

14. Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. М.: Колос, 1967. - 159 с.

15. Власов, Н.С. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники / Н.С. Власов. М.: Колос, 1979. - 396 с.

16. Водяник, И.И. Пути снижения вредного воздействия ходовых систем МТА на почву в условиях Юго-Запада Украины: учеб. пособие / И.И. Водяник. Кишинев: Типография КСХИ, 1987. - 63 с.

17. Водяник, И.И. Процессы взаимодействия тракторных ходовых систем с почвой / И.И. Водяник. Кишинев: 1986. - 110 с.

18. Вольф, В.Г. Статистическая обработка опытных данных / В.Г. Вольф. -М.: Колос, 1966.-134 с.

19. Гниломедов, В.Г. Исследование и совершенствование технологического процесса сеялок-культиваторов в условиях Среднего Поволжья: автореф. дис. . кандидата техн. наук. -Саратов: 1981.

20. Горячкин, В.П. Собрание сочинений: в 3 т. / В.П. Горячкин. М.: Колос, 1965.-755 с.

21. ГОСТ 23728-88.ГОСТ 23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. М.: Изд-во Стандартов, 1988. - 26 с.

22. Гурский, Д.А. Вычисления в MathCAD / Д.А. Гурский. М.: Новое знание, 2003. - 814 с.

23. Дашко, Р.Э. Механика грунтов в инженерно-геологической практике / Р.Э. Дашко, А.А. Каган. М.: Недра, 1977. - 237 с.

24. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. М.: Агропромиздат, 1985. - 343 с.

25. Доспехов Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных. М.: Колос, 1972. - 204 с.

26. Дьяченко, Г.Н. Основы технологии взаимодействия ротационных бесприводных органов с почвой / Г.Н. Дьяченко, Ю.И. Мозговой // Проектирование рабочих органов почвообрабатывающей и зерноуборочной техники: межвуз. об. Ростов Н/Д: РИСХМ, 1985. -с. 35-45.

27. Единые нормы выработки и расхода топлива на тракторно-транспортные и погрузочные работы в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1980. - 86 с.

28. Евтюшенков, Н.Е. Обеспечение допустимого воздействия транспортных средств на почву / Н.Е. Евтюшенков // Тракторы и

29. Жуков, Ю.Н. Автоматизированный мостовой агротехнический комплекс и возможность его электрификации / Ю.Н. Жуков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985. - № 4. -с. 11-12.

30. Зеленин, А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами / А.Н. Зеленин -М.: Машиностроение, 1968. 375 с.

31. Казаков, Г.И. Влияние проходов тракторов на уплотнение почвы / Г.И. Казаков // Степные просторы. 1981. - №10. С. 27-28.

32. Казаков, Г.И. Обработка почвы в Среднем Поволжье / Г.И. Казаков. -Самара: 1997. 200с.

33. Канарев, Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия / Ф.М. Канарёв. -М.: Машиностроение, 1983. 142 е., илл.

34. Кацыгин, В.В. К вопросу исследования процессов обработки почв /

35. B.В. Кацыгин // Вопросы земледельческой механики: Т. VII. Минск, 1961. -С.28-59.

36. Кацыгин, В.В. Воздействие колесных ходовых систем на почву / В.В. Кацыгин, А.А. Орда // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1981. №4. С. 41-44.

37. Кленин, Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Н.И. Кленин, В.А. Сакун. М.: Колос, 1994. - 751 с.

38. Климанов, А.В. Результаты уплотняющего действия на почву ходовой системы трактора / А.В. Климанов, С.Н. Мокрицкий // Вестник Московского государственного агроинженерного университета имени В .П. Горячкина 2003. - №4. - С. 36-38.

39. Ковриков, И.Т. Выбор числа игл на диске бороны / И.Т. Ковриков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1974. - № 8.1. C. 44-45.

40. Ковриков, И.Т. Обоснование формы иглы и параметров рабочих органов для поверхностной обработки почв / И.Т. Ковриков // Тракторы и сельхозмашины. 1978. - № 7. - С. 22-24.

41. Козырев, Б.М. Почвообрабатывающие машины с коноидальными ротационными органами / Б.М. Козырев. Казань: Издательство Казанского универсистета, 2001. - 328 с.

42. Корн, Т. Справочник по математике / Т. Корн. М.: Наука, 1977. - 831 с.

43. Косачев, Г.Г. Экономическая оценка новой техники / Г.Г. Косачев, Е.М. Самойленко // Техника в сельском хозяйстве. 1987. - № 2. -С. 51-55.

44. Кравченко, В.И. Уплотнение почв машинами / В.И. Кравченко. -Алма-Ата: Наука Казахской ССР, 1986. 95 с.

45. Кретов, В.И. Следозаделыватель к колесным тракторам / В.И. Кретов // Степные просторы. 1978. - № 3. - С. 44.

46. Круг, Г.К. Статистические методы в инженерных исследованиях / Г.К. Круг. М.: Высшая школа, 1983. - 216 с.

47. Ксеневич, И.П. Внедорожные тягово-транспортные системы: проблемы защиты окружающей среды / И.П. Ксеневич // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1996. - №6. - С. 18-22.

48. Кряжков, В.М. Методы снижения уплотняющего воздействия на почву движителей энергетических средств / В.М. Кряжков, А.А. Лопарев // Техника в сельском хозяйстве. 2003. №1. С. 7-10.

49. Ксеневич, И.П. О нормах и методах оценки механического воздействия на почву движителей сельскохозяйственной техники / И.П. Ксеневич, М.И. Ляско // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1986. - №3. - С. 9-15.

50. Ксеневич, И.П. Ходовая система почва - урожай / И.П. Ксеневич, В.А. Скотников, М.И. Ляско - М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с.

51. Ксеневич, И.П. Машиностроение: Энциклопедия: Т 16. Сельскохозяйственные машины и оборудование / И.П. Ксеневич, Г.П. Варламов М.: Машиностроение, 1998. - 719 с.

52. Кулен, А. Современная земледельческая механика / А. Кулен , X. Куиперс: Пер. с англ. М.: Агропромиздат, 1986. - 349 с.

53. Кушнарев, А.С. Реологические свойства почв рисовых полей юга УССР / А.С. Кушнарев, В.Д. Смирнов // Тр. Ин-та Украинского ордена Трудового Красного Знамени / сельскохозяйственная академия. 1984. с. 124-134.

54. Лопарев, А.А. Буксование ведущих колес трактора МТЗ-80 и свойства почвы / А.А. Лопарев // Земледелие. 2004. №1. С. 23.

55. Ляско, М.И. Влияние систем с.-х. тракторов на уплотнение почв и урожайность ячменя/ М.И. Ляско, Л.Н.Кутин, К.Г. Селезнев и др // Тракторы и сельхозмашины. 1979. № 12. - С. 4-6.

56. Маслов, В.А. Уплотняющее воздействие ходовых систем машин на почвы Среднего Поволжья / В.А. Маслов, А.В. Климанов. -Куйбышев, 1989.-38 с.

57. Мацепуро, М.Е. Характер деформации болотно-торфяного грунта под воздействием плоского двухгранного клина / М.Е. Мацепуро, И.В. Манюта // Вопросы земледельческой механики: сб. науч. трудов -Минск: 1959. с. 36-64.

58. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешин, П.М. Рощин. Л.: Колос, 1980. - 168 с.

59. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: ВНИИПИ, 1986.-56 с.

60. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Колос, 1982.-115 с.

61. Методы определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники / А.В. Шпилько. М.: Минсельхозпрод РФ; Всероссийский научно-исследовательский институт экономики сельского хозяйства, 1998.

62. Методические указания о порядке разработки, согласования и утверждения исходных требований на сельскохозяйственную технику. М.: ВАСХНИЛ, 1988. - 159 с.

63. Методы определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники / А.В. Шпилько. М.:

64. Минсельхозпрод РФ; Всероссийский научно-исследовательский институт экономики сельского хозяйства, 1998.

65. Мокрицкий, С.Н. Совершенствование технологии рыхления почвы в следах движителей колесных тракторов класса 1,4.3: автореф. дис. . кандидата техн. наук. Саратов, 2001.

66. Натансон, Н.П. Краткий курс высшей математики / Н.П. Натансон. -М. Наука, 1968.-721 с.

67. Новик, Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов / Ф.С. Новик, Я.Б. Арсов. М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. - 304 с.

68. Нормативно-справочный материал для экономической оценки сельскохозяйственной техники: В 2 ч. М.: АгроНИИТЭИИТО, 1988. - 200 с.

69. Нугис, Э.Ю. Обеспечение оптимального физического состояния почв путем рационального использования технических средств разноглубинной почвообработки / На примере Эстонской ССР: автореф. дис. д-ра техн. наук. Минск, 1988. - 41 с.

70. Орнатский, Н.В. Механика грунтов / Н.В. Орнатский. М.: Издательство Московского университета, 1962. - 434 с.

71. Основы планирования эксперимента в сельскохозяйственных машинах. РТМ 23.2.36-73./ М. 1974. - 116 с.

72. ОСТ 10 2.2 2002 Испытания сельскохозяйственной техники. Методы энергетической оценки. Стандарт отрасли. - М.: Минсельхоз России, 2002. - 24 с.

73. ОСТ 10 5.1 2000. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Методы оценки функциональных показателей: Стандарт отрасли. - М.: Минсельхоз России, 2000. - 70 с.

74. Остапов, В.И. Мостовое земледелие путь к повышению эффективности мелиорированных земель / В.И. Остапов, В.И.

75. Остапченко, И.Ф. Гончаров, JI.A. Ганич // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985. №4. - С. - 10-11.

76. Патент №2142681. РФ. Следозаделыватель трактора / Савельев Ю.А., Климанов А.В., Мокрицкий С.Н. № 98107431/13; заяв. 21.04.98; опубл. 20.12.99. Бюл. №35. - 3 е.: ил.

77. Патент №2075272. РФ. Почвообрабатывающий рабочий орган / Рыков В.Б., Таранин В.И. №94035044/15; заяв. 20.09.94; опубл. 20.03.97. Бюл. №8. - 5 е.: ил.

78. Патент №2103853. РФ. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат / Воробьёв В.И. №95116120/13; заяв. 11.09.95; опубл. 10.02.98 Бюл.-5 е.: ил.

79. Патент №2282958. РФ. Следоразрыхлитель трактора / Савельев Ю.А., Мокрицкий С.Н., Фатхутдинов М.Р. № 2004131601/12; заяв. 29.10.04; опубл. 10.09.06. Бюл. №25. - 5 е.: ил.

80. ИГР 10 3.8-2000 Техника сельскохозяйственная. Методы определения условий испытаний. М.: Госстандарт России, 2000. - 52 с.

81. Петров, Г.Д. Мостовое земледелие: фантастика и реальность / Г.Д. Петров, В.А. Хвостов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985. №4. - С. 7-10.

82. Покровский, Г.П. Исследования по физике грунтов / Г.П. Покровский -ОНТИ, М.: 1937.- 136 с.

83. Пупонин, А.И. Деформация дерново подзолистой почвы ходовыми системами тракторов и урожай / А.И. Пупонин, Н.С. Матюк,

84. B.А. Русанов и др. // Земледелие. 1981. - №6. С. 22-24.

85. Пыч, Г.М. Экономическая оценка сельскохозяйственных машин в условиях полного хозрасчета / Г.М. Пыч, К.И. Жукевич // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1989. - № 3.1. C. 32-34.

86. Рабочев, И.С. Минимальная обработка почвы и борьба с её переуплотнением/ И.С. Рабочев, и др. // Знание. 1980. - №11. -С. 47-56.

87. Рабочев, И.С. Уплотнение почвы ходовыми системами машин / И.С. Рабочев, П.У. Бахтин, И.В. Гавалов и др. // Земледелие. 1989. - №5. -С. 74-77.

88. Радченко, Г.Е. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий протекания процесса / Г.Е. Радченко. Горки: Белорусская СХА, 1978.-69 с.

89. РД 101.10-2000. Требования к техническим средствам производства, обеспечивающим соблюдение технологий возделывания и уборки сельскохозяйственной продукции: Руководящий документ. М.: Минсельхоз России, 2000. - 44 с.

90. РДМУ 109 77. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов. - М.: Изд - во Стандартов, 1978.-63 с.

91. Рекомендации по снижению уплотняющего воздействия ходовых систем мобильной сельскохозяйственной техники на почву. Киев: Урожай, 1988.-40с.

92. Русанов, В.А. Проблема воздействия движителей на почву и эффективное направление её решения / В.А. Русанов, и др. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1994. - №5. - С. 12-16.

93. Русанов, В.А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути её решения / В.А. Русанов // Воздействие движителей на почву: сб. науч. трудов ВИМ Москва, 1988. - С. 6-45.

94. Русанов, В.А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения / В.А. Русанов. М.: ВИМ, 1998. -368 е., илл.

95. Русанов, В.А. Воздействие движетелей тракторов на почву и ее плодородие / В.А. Русанов, А.Н. Садовников, Е.С. Юмков и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1983. №5. С. 3-8.

96. Савельев, Ю.А. Разуплотнение почвы по следу тракторов при посеве сельскохозяйственных культур: автореф. дис. . кандидата техн. наук. 1990. - 24с.

97. Савельев, Ю.А. Следоразрыхлитель / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Сельский механизатор. 2007. №3. - С. 15.

98. Савельев, Ю.А. Эффективность применения следоразрыхлителя для тракторов классов 1,4.5 / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Материалы международной научно-практической конференции. 4.2. -Саратов, 2006. С.133-135.

99. Синеоков, Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов М.: Машиностроение, 1977. - 322 с.

100. Скотников, В.А. Сохранение плодородия почв при воздействии на них ходовых систем / В.А. Скотников, Н.Д. Янцов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1982. №8. С. 43-44.

101. Скотников, В.А. Проходимость машин / В.А. Скотников, А.В. Понаморов, A.M. Климанов. Минск: Наука и техника, 1982. - 323 с.

102. Спирин, А.П. Почва заботу любит / А.П. Спирин, О.А. Сизов // Сельский механизатор. 2000. №12. С. 26-27.

103. Спирин, А.П. Экологические требования к сельскохозяйственной технике / А.П. Спирин, О.А. Сизов // Техника в сельском хозяйстве. 1999.-№2. С. 19-22.

104. Справочник по планированию и экономике сельскохозяйственного производства: в 2 ч. 4.2 / Сост. Г.В. Кулик, Н.А. Окунь, Ю.М. Пехтерев; 2-е изд., перераб. и доп. М.: Россельхозиздат, 1987. - 480 с.

105. СТО АИСТ 10 4.6-2003 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины почвообрабатывающие. Показатели назначения. Общие требования. М.: Минсельхоз России, 2003. - 19 с.

106. СТО АИСТ 4.2-2004 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для поверхностной и мелкой обработки почвы. Методы оценки функциональных показателей. М.: Минсельхоз России, 2004. - 36 с.

107. Судаков, А.В. Характер деформации почвы по профилю / А.В. Судаков, А.А. Охитин, А.В. Климанов, В.А. Маслов // Земледелие. -1985.-№2. С.25-27.

108. Типовые нормативы времени на станочные, слесарные, сварочные и кузнечные работы в сельском хозяйстве. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 1997.-247 с.

109. Троицкая, М.Н. Зависимость между силой и деформацией как основа расчета прочности грунтов в дорожных инструкциях / М.Н. Троицкая // Тр. Ин-та ДорНИИ. 1947. Вып. 7.

110. Фатхутдинов, М.Р. Следоразрыхлитель трактора класса 1,4-5 с комбинированным рабочим органом / М.Р. Фатхутдинов // Известия Самарской ГСХА. Самара, 2006. -№3. - С.150-151.

111. Ю9.Фере, Н.Э. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка / Н.Э. Фере, В.З. Бубнов, А.В. Еленев, JI.M. Пильщиков. М.: Колос, 1977.-256 с.

112. ПО.Цукуров, A.M. Методика расчета эксплуатационной массы трактора по ограничению воздействия на почву / A.M. Цукуров // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1998. №2. С. 35-37.

113. Ш.Цытович, Н.А. Основы механики грунтов / Н.А. Цытович. Л., М.: Главная редакция строительной литературы, 1934. - 305 с.

114. Щепотьев, В.Н. Изменение физических свойств и плодородия почв при их уплотнении движителями сельскохозяйственной техники/ В.Н. Щепотьев // Воздействие движителей на почву: сб. науч. трудов ВИМ Москва, 1988. - С. 46-57.

115. Юшин, А.А. Влияние ходовых систем тракторов на почву и урожайность / А.А. Юшин, И.М. Семенюк, Ю.Н. Благодатная // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1982. №2. С. 32-34.

116. Kozek Jaroslav. Perspektivy Zemendelskych mobilnych Prostredku. -Mechanizacezemendelstvi, 1973. №4.

117. Cannel R.Q. Reducend tillage in Nort West Europe: A. review // Joil and tillage Research. 1985. V. 5. №2. P. 129-127.

118. Ruhm E. Bodenbearbaitung im Fruhjar ohne Pflug? // Feld and Wald. 1983. Bd 102a. №6. P ЗА.