автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование параметров виброударных разрыхлителей почвы

КРИМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНЫЙ УН1ВЕРСИТЕТ ^ *

^ #

х КУВШИНОВ Андрш Олексшович

УДК 631.316.22

РОЗРОБКА I ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТР!В В1БРОУДАРНИХ РОЗПУШУВАЧ1В ГРУНТУ

05.20.01 - Мехашзащя сшьськогосподарського виробництва

Автореферат дисертацл на здобутгя паукового ступени кандидата техшчних наук

Симферополь - 2000

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Кримському державному аграрному ушверситет! на кафедр! сшьськогосподарських машин.

Науковий кер'шник - доктор техшчних наук, професор, Бабицький Леонщ Федорович, Кримський державний аграрний ушверситет, зав1дувач кафедри «Мехашзащя АПК 1 ремонт сшьськогосподарськсн техшки».

Офщшш опоненти: доктор техшчних наук, професор, член-кореспондент Укра'шськоГ академн аграрних наук Кушнарьов Артур Сергшович, Тавршська державна агротехшчна академ1я, завщувач кафедри «Теоретична мехашка та теор1я машин 1 мехашзкпв».

кандидат техшчних наук,

старший науковий ствробггник

Надикто Володимир Трохимович,

завщувач вщдшом Швденного фшалу шституту

мехашзацн 1 електрифжацн сшьського господарства.

Провщна установа - Дншропетровський державний аграрний ушверситет, кафедра «Слльськогосподарсыа машини», м. Дн'тро-петровськ.

Захист вщбудегься « 20 » 71 ¿/ПНЯ 2000р. о 14 годит на заоданш спец1ал!зованоТ вченоТ ради К52.805.03 Кримського державного аграрного ушверситету, 95492 м. Симферополь, 30, смт. Аграрне, в аудиторГ1 2/250 другого навчального корпусу.

3 дисертащею можна ознайомитися в б1блютещ Кримського державного аграрного ушверситету, 95492 м. Симферополь, 30, смт. Аграрне.

Автореферат розюланий «. » Уербня 2000 року. Вчений секретар

спещал13овано'1 вчено'1 ради &_ ДогодаП.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность теми. Серед комплексу засоб1в особлива увага при-дшяеться актив¡зацп д» робочих оргашв на грунт. Мехашчний оброб1ток е найважлив1шою технолопчною ланкою при вирощуванш сшьськогоспо-дарських культур, I значно впливае на грунт.

Спрямовашсть 1 ¡нтенсившсть змши ф1зичних властивостей грунтов, як одного з визначальних показншав ТхньоУ родючосп, багато в чому залежить вщ типу, форми I конструктивних особливостей робочих оргашв машин 1 знарядь. Бшышсть знарядь, що застосовуються на сьогодшшнш день для глибокого розпушування, не задовольняе агротехшчним \ господарсько-еко-ном1чним вимогам.

При вшиш на грунт пасивш органи забиваються рослинними залиш-ками, швидко зношуються, сильнше тддаються налипанию грунту. У результат! ¡стотно збшьшуеться тяговий отр 1 попршуеться яшсть робота. У останш роки широке поширення одержали в1брацшт та ¡мпульсш методи ¡нтенсиф1кацн технолопчних процеав. Теоретичне обгрунтування 1 розроб-ка в1броударних розпушува'лв робочих оргашв дозволяе значно знизити енерговитрати I пол1пшити якють обробпку грунту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Результата дослщжень по тем1 дисертацп виконаш вщповщно до плану науково-дослцших робгг Кримського державного аграрного университету в перюд ¡з 1996 по 1999 роки (роздал 6.10 «Обгрунтування оптимальних параметр1в малоенергоемних робочих оргашв для обробшсу важких грунпв»).

Тема д0сл1джсння входить у план НДР Кримського державного аграрного ушверситету по проблем! «Науково-обгрунтована система ведения сшьського господарства в Криму в перюд виходу з кризи 1 переходу до ринку».

Робота вщповщае вимогам паспорта спещалыгосп 05.20.01. - «Меха-шзащя альськогосподарського виробництва» (пункта 1,2), затверджеиих Президаею ВАК УкраТни в'щ 14.10.1998 року №18-08/7.

Мета I задач! дослщження. Метою даноУ робоги е обгрунтування оптимальних параметр1в та розробка в1броударних розпушувач1в грунту для суцшьного обробпгку, глибокого розпушування 1 щиповання, що дозволя-ЮТЬ ЗНИЗИТИ ТЯГОВИЙ ОШр 1 ПОЛШШИТИ ЯЮСШ показники обробггку грунту.

Вщповщно до поставлено! мети необхщно виршити так! задачи

1. Доотджувати деформацжт характеристики грунту стосовно до його в1броударного впливу.

2. Теоретично обгрунтувати процесвзаемодив!броударного деформа-тора з грунтом.

3. На основ1 фЬико-мехашчних 1 деформацшних властивостей грунту визначити оптимальт парамелри 1 форми в!броударних розпушувач!в грунту.

4. Визначити режими роботи i обгрунтувати ocHOBHi конструктивы« па-раметри в1броударних мехашзлпв i розпушувач1в грунту.

5. Розробити методику лабораторно-польових дослщжень i господар-чих випробувань запропонованих робочих органов.

6. Провести виробнич1 випробування експериментального грунтооб-робного агрегату i дата техшко-економ1чну оцшку його використання.

Об'ект i предмет досгндження. Технолопчний процес обробггку грунту i грунтообробш poöoui органи.

Метод дослщження. Анал1з процесу обробггку грунту базуеться на те-opi'i мехашки суцшьних середовищ та методу планування багатофакторно-го експерименту.

Наукова новизна отриманих результатов. Розроблено В1броударш роз-пушувач1 для глибокого обробггку, а також в1броударний мехашзм у кршленш робочих opraniß знарядь для поверхневого o6po6iTKy грунту. Дослужена математична модель представления грунту у вигляда багатофазно-го середовища. Викорисговуючи принцип теорй' контактно!" взаемоди, виз-начена сила удару, перем!щення рухливих пром!жних елементсв, а також три-вал1сть контакту Тхнього зггкнення. На основ1 ф!зико-мехашчних i деформа-цшних властавостей грунту обгрунтоваш i визначеш оптимальш форми i режими роботи в1броударних розпушувачш (ВУД) i в1броударного мехашзму (ВУМ).

Практичне значения отриманих результата. Розроблено конструкцию робочих opraniß для глибокого розпушування грунту. Експериментальни-ми дослщженнями встановлено, що застосування в1броударних робочих opraHiß дозволяе знизиги тяговий onip агрегату на 18%, збшьшити кришиль-ну здатшсть у 1,19 рази, а також полшшити яюсш показники роботи зна-ряддя: piBHOMipHicTb оброб1тку по глибиш, зниження брилистостк

Особистий внесок здобувача. OchobhI положения i результата дослщження в дисертацшнш робоп отримаш самостшно. У опублкованих роботах, що вщповщають тем1 дисертацй, доля здобувача складае вщ 70 до 75%.

Апробац'ш результате дисертацй. OchobhI положения дисертацшноТ роботи допов1дались на науково-методичних конференщях i семшарах Кримського ДАУ (1996 - 1999 рр.), М1жнароднш науковш конференцн -«Перспективи розвитку мехашзаци, електрифшацй", автоматизацн та техш-чного cepeicy сшьськогосподарського виробництва» у 1996 р., 1МЕСГ ITC УААН. - Глеваха, на 4-му М^жнародному симпоз1ум1 украшських шженер1в-механж1в (Львш, 1999 р.).

Публ'нсацп. За результатами дослщжень опубликовано 5 статей у нау-кових виданнях за фахом.

Структура й обсяг дисертацй. Дисертацшна робота складаеться з всту-пу, п'яти роздшв, висновгав, списку використаноТ л1тератури i додатшв. За-

гальний обсяг роботи складае 150 сторшок, ¡з них 132 cropiHKH складае текст роботи i список використовуваноТ л1тератури, на 17 сторшках - додатки. Текст листать 8 таблиць i 47 рисунюв. Список використаних джерел нара-ховуе 107 найменувань, 13 них 7 на шоземшй mobi.

3MICT РОБОТИ

У встут обгрунтовуеться актуальшсгь теми, мета дослщження, наукова новизна i практична шншсть роботи, а також приводиться винесеш на за-хист положения.

У першому роздш «Сучасний стан питания i задачi дослщження» приведений анал1з теорШ по обгрунтуванню в1брацшних i в1броударних конст-рукцш. Дослщження в цьому напрямку проводилися багатьма вченими. Знач-ний внесок у Teopiro i практику використання ефекту вШрацй" в техно лопч-них процесах внесли Артоболевський I. 1., Летошнев М.М., Лучинсь-кий М.Д., Желиговський В.О., Василенко П.М., Мацепуро М.6., Дубровсь-кий О.О., Гудков A.M. i багато ¡нших.

Вщомо, що сшьськогосподарсью знаряддя, використуючись для гли-бокого i основного оброб1тку грунту в процеа роботи, витрачають ш'дви-щену кшькиггь енерга,не завжди вщдовщають агротехшчним вимогам. Дос-лщженнями вггчизняних i заруб1жних вчених вщзначено, що застосування робочих оргашв, що приводяться у коливальний рух за рахунок валу вщбо-ру потужносп, дозволяс зменшити тяговий onip i пщвищити яюсть o6po6iT-ку грунту. Встановлено, що робота лап звичайних культиваторов супровод-жуеться автоколиваннями, як1 виникають унаслщок змши мехашчних влас-тивостей грунту i сколювання його шару. Амплггуда i частота коливань лап залежить вщ способу Тхнього крапления. Вчеш, що проводили дослщження в цьому напрямку, прийшли до висновку, що найбшьше зменшення тягового зусилля (на 40%) достигаеться при пружних стояках.

Органи, що працююгь у коливальному режимЦ тшьки за рахунок пе-peMiHHoro опору грунту не можуть у достатньому сту пет забезпечити якгс-ний o6po6iTOK виходячи 31 складного мехашчного складу грунту. Тому введения додатково ударного впливу дозволяе робочому органов! працювати в режиму що вщповщае даному стану грунту.

У другому роздш «Теоретичш передумови до процесу да в1бращйних розпушувач!в на грунт» проанашзована i обгрунтована форма робочих оргашв, що вимагала вщ багатьох вчених поглиблених теоретичних дослщ-жень при розкригп сутносп технолопчного процесу o6po6incy грунту, вста-новлення в залежносп вщ ф!зико-мехашчних властивостей характеру взае-моди деформатора з грунтом. Вщповщно до теорн деформування суцшьних середовищ характер полю напруг i деформацш i, як слщство, енергетику про-

цесу, визначае форма робочого органу 1 юнематика його руху. Ршення таких питань варго розглядати не методами теоретичноУ мехашки, а за допо-могою мехашки сущльних середовищ, що дозволяе встановити поля напруг 1 деформацш у грунт! перед робочим органом.

При ршенш задачу грунт може бути поданий у вид! сущльного бага-тофазного середовища. Осюльки воно мае три основш фази: тверду, рщку 1 газоподйну на основ! реологп 11 можна розглядати, як сукупшсть цих влас-тивосгей. У робоп подана реолопчна модель грунту Шведова-Кельвша, що складаеться з поопдовно 1 паралельно сполучених упруго-в'язко-пласгичних тш. Запропонована модель може достатньо точно описати повед1нку грунту при вшпш на нього р!зномаштними деформаторами. Вщомо, що грунт поводиться, як лшшно-деформоване середовище при р1зних умовах наван-таження. Деформацшну криву грунту можна розглядати як лшшно-куско-ву, що складаеться з трьох вщр1зк1в: пряма упругоУ миттевоУ деформаци, уп-руго-в'язка деформацш до меж! мщносп та упруго-в'язко-пластична дефор-мащя.

У робот1 розглянуп питания взаемодп робочого органу з грунтом 1 виведеш ршняння в двох плотинах: горизонтально! 1 вертикально'1, що доз-воляють визначити характер розподшу тиск!з по поверхш робочого органу в процеа руху його в грунт!.

Розглянуто взаемодаю деформатора круглоУ форми з грунтом на основ! використаних теорш, розроблених ученими Гуком, Мусхел1швш Н.1., Штаерманом 1.Я. та шшими.

У загальному випадку руху деформатор можна уявити у виглядд маси М, що поступово перемодуеться. Диференцшне ршняння руху жорсткого деформатора у зруйнованому грунт! мае такий вигляд:

МХ = Р+д-Г, (1)

де Р=Р({, V) - тягове зусилля, що залежить вщ часу й швидкосп руху;

() - сила збурювальноУ ди;

ошр руху деформатора у грунп, що виникае в результат! тертя.

Вираз для швидкосп деформацп грунту робочим органом одержимо у вигляда

. Я 1 <т Р„

<2)

де К- коеф1щент пружносп грунту;

Л - сила да деформатора на грунт;

Р„ - ошр пластичнж течп грунту;

И - коефвдент в'язкосп грунту пщ час деформацш зсуву;

р10 - приведений коефвдент в'язкосп грунту.

Роблячи перетворення р1вняння (2) одержимо вираз у виглядк

(3)

da К К „de

--^ —о---а = к —

dt Mo М df

де <7 - напруження у rpyiiTi; сгs - границя текучосп грунту; е - вщносна деформащя.

Розв'язання р1вняння (3) за умови, що грунт не був деформований, мае вигляд:

rs _

сг = Kr,{i)- — fer" £(U)dU + ajt

т J >

(4)

де т„ - максвелшський час релаксацп.

Р1вняння (4) зв'язуе напруження й деформацн у грун-ri при pi3HHX законах змши в 4aci вщносноТ деформацн. Вщповщно до отриманого р1внян-ня (4) для перюдичного стиску i сколювання грунту робочий орган повинен чинити в1броударний рух. При такому в1броударному процеа вщбуваеться розкладання мехашчного шпульсу сили, у результат! чого зменшуеться onip просуванню деформатора в грун-ri.

Приймаючи до уваги проведен! дослщження, пропонуеться застосува-ти деформатор ¡з робочою поверхнею у вигляд конуса для запоб1гання ут-воренню упцльненого ядра. Запропоновано форму i структуру в1броудар-ного розпушувача, що складасться з цилшдра 3, конусопод1бного деформатора 1, прокпжних елеменив 4, пружин 2 (рис. 1).

г г

[ШШ

Рис. 1. Схема в1броударного долота для глибокого розпушування: 1 - деформатор; 2 • пружина; 3 - корпус цшиндричний; 4 - пром^жш елементи.

Стикаючись ¡з цилшдричним корпусом, в1броударш ланки 1 деформатор утворюють постшш кшематичш пари п'ятого класу Пари четвертого класу Р4 виникають при взаемному зпхненш полушарових вистушв у момент удару. Запропонований в1броударний мехашзм дозволяе варшвати ступеней вшьносп 1 механичного ¡мпульсного впливу, як вщповщноТ реакцн на змши перюдичносп фаз деформацй' 1 руйнування. Реагуючи на мшлив!сть ф^зико-мехашчних. властивостей грунту, в1броударний мехашзм вар'пое сту-пенем вшьносп, зменшуючи и у фаз! стиску гвд п до 1, а у фаз1 сколу ступшь вшьносп поступово збшьшуеться вщ 1 до п.

Визначено ochobhí параметры елемент1в, що входять у конструкцто в1броударного мехашзму.

2 F

р —

ск min z ; (5)

ТС V

шах

^к ср ~ (Рсктах + ^скгтц)/' ^ ; (6)

Р = Л ...

'актах 2 >

Я"

гот

де Рс/с.тах - граничне максимальне значения зусиляя сколювання грунту, Н; Рск.айа - граничне мшмальне значения зусилля сколювання грунту, Н; Рск.Ср - середне значения граничного зусилля сколювання грунту, Н; Рц - площа робочоУ поверхш деформатора, м2; V - деформацшний показник грунту, м2/Н. Шльмсть пром1Жних ланок можна визначити 31 сшввдаошення:

" = ~ (8)

Загальна кшыаегь в1броударних ланок визначаеться з виразу:

1 = ПФ+2, (9)

де пф - фактична кшыасть проьпжних ланок.

Маси пром1жних ланок повинш складати геометричну прогреспо:

тп - ще"'1

де т{ - маса першоТ ланки (задаеться), кг; и- номер ланки, починаючи в\д тс», що веде.

e = i-1

mi

^ (Ю)

де m¡ - маса останньоТ ланки (задаеться), кг. Maca пром1жних ланок визначиться по виразу:

М = ml л-т2 ■+...+miy (11)

де М - загальна маса промижних ланок, кг.

У якосп пружних елеменпв використовувалися bhtí пружини стиску. Деформащя пружин визначалася по формулах:

тУ2

zrdrmú¡

ту2

*„=Т5—; (13)

с к ср

тУг

Х'=7Р-' <14)

та*

де V - швидюсть пересування ланок, м/с; х - деформащя пружин в1Дповщно, мм.

Необхщна жорстюсть для нормально! робота в1броударного розпушу-

вача визначалася по формулах:

р

р

п ■* с* ср

С-=ТГГлГ' 06)

р

л ск тах

('-О*,

(17)

де С - жорстгасть пружин вщповщно, Н/мм.

Таким чином, приведен! формули дозводяють розрахувати основш па-раметри елемеитв, що входять у конструкцно в!броударного розпушувача грунту.

Використовуючи закон контактноУ взаемодн, визначена величина сили 1 тривалосп удару у в1броударному мехашзмк Обгрунтовано форму про-м1жних елемеюпв, що входять у конструкцно. Величина сили удару двох тш визначаеться по формул!:

8

Я, Я,

Зяг у Я, + Я2

3

1 Л

—+ —

де Л11 Кг - рад1уси сферичних-пл, м. Визначено гриватсть удару пром!жних ланок по формул!:

г = 4,53

ут,т2

(18)

(19)

де Ко - початкова швидшсть, м/с;

пц 'хтг- вщповщно маси тш, що сшвударяються, кг.

Таким чином, зусилля сколювання грунту в декшька разт перевищуе силу, прикладену до тш, що сшвударяються. У процеа роботи н!броудар-ного мехашзму, у залежност1 В1Д стану грунту, вщбуваеться удар м!ж про-м1жними ланками. Сила удару, що виникае м1ж тшами, призводить до сколу блоку грунту за короткий промгжок часу з наймешшши енерговитратами.

Тривал1'сть контакту залежить вщ деформацшних властивостей грунту, форми поверхш ланок, що сгивударяються, 1 швидкост1 руху знаряддя, ¡з збшьшенням яко'{ тривалкть контакту зменшуеться.

По ведомому граничному значению зусилля сколювання 1 деформа-цшному показнику обгрунтована форма деформатора за площею:

Таким чином, параметром широкого застосування в1броударного механизму е деформацжний показник грунту, чисельш значения якого визна-чають структуру 1 режим роботи всього мехашзму з урахуванням шших ф1зи-ко-мехашчних властивостей грунту. Запропоновано конструкцию, де перед стояком робочого органу встановлений дисковий шж, необхщний для спйкоТ I ефективноТ роботи знаряддя. Для яккного кришення грунту вирЬи в дисков! м нож1 виконаш по в1др1зку логарифм1чно! стирала

У третьому роздш «Програма 1 методика лабораторних 1 польовихл,ос-Л1джень» розглянуп деформацшш характеристики, що дозволяють знайти залежшсть М1Ж механичною силою, що дае на грунт 1 деформащями, яю яв-ляються результатом впливу цих сил.

Розроблено методику визначення деформацшного показника, яка грун-туеться на вим1р1 обласп контакту зусилля жорсткого плунжера сферичноТ форми, що занурюеться в грунт. Виготовлено присгосування, усгаткуван--ня, експериментальна установка 1 розроблена методика проведения дослщжень.

Для визначення режиму роботи в1броударного мехашзму використо-вувалися тензодатчик перемщення в1броударних ланок 1 тензодатчик, що фжсуе величину сили удару. Час удару рухливих ланок визначався на основ! електричного яанщога з джерелом живлення.

Вищевказаш датчики закршитовалися до робочого органу на лаборатор-ну установку, що рухасться в грунтовому канал1 (рис. 2). Дослщи проводилися на глибинах 0,07, 0,141 ОДЫ. За допомогою регулювального пристрою всга-новтовався зазор м1ж рухливими в1броударними ланками в границах 1,5...8 мм.

Для визначення тягового опору роботи в!броударного мехашзму викори-сговувався метод планування двофакторного експерименту. Отримаш числов\ значения ¡нтерпретувалися у вигляд графшв. Кшыасть дослццв визначалася

виходячи з теоретичних передумов законолпрносп процесу. Головна увага звер-талася на те, щоб уа графики побудови ввдповщали ф1зичному зм1сггу явища.

Рис. 2. Схема експериментально!" установки для визначення ампл1туд-но-частотних характеристик в1броударного мехашзму: 1-рама установки; 2-робочий орган; 3-в1броударний мехашзм; 4-регулюваль-ний пристрш; 5-тензодатчик зусилля; 6-тензодатчик перемщення; 7-датчик часу; 8-осцилограф Н-117; 9-шдсилювач 8ПНЧ-7М; 10-блок живлення пщси-лювача; 11-блок живлення осцилографа; 12-опорна плита; 13-пружини.

Яюсть розпушування грунту проводилася в1дповщно до методики при пор!вняльному випробуваш плоскорЫв-идлинор1з1В ¡з промисловими та ек-сперименгальними робочими органами. Для проведения експериментчв були виготовлеш зразки в1броударних розпушувач1в грунту.

У четвертому роздш «Результата лабораторних 1 польових дослг'джень» установлено, що удар у в1броударному мехаюзм1 спостер1гався на дшянщ, де деформацшний показник складав 61,33-10"9... 170-10"9 м2/Н. Величина сили удару знаходилася в границях 660...1695 Н, час удару вад 5,ЗН0"3...8,66-10"3 с. Зазор м1ж в1броударними ланками складав 4...5 мм.

При збтьшенш зазору до 8 мм удар не спостер^ався, а при зменшенш зазору вщбуваеться зггкнення 1з затриманням в1броударних ланок 1 робота в1броударного мехашзму зводиться до в1брацшного робочого органу. 1з зменшенням деформацшного показника грунту час контакту в1броударних ланок зменшуеться, а сила удару зростае.

На основ! теоретичних 1 лабораторних досшджень були прийня-п три типи експериментальних робочих оргашв для глибокого розпушування (нйлювання), що одержали умовне позначення плоске долото (ПД), в1броу-

дарне долото (ВУД), в1брацшне долото (ВД) 1 робочий орган ¡з застосуван-ням в1броударного мехашзму (ВУМ).

У ход! проведения лабораторних дослщжень були отримаш наступш емшричш залежносп ПД, ВД 1 ВУД вщповщно:

Р,= 18,24+6310,2А; (21)

Рг = 26,59+6226,8А; (22)

Р3 = 298,62+3254,4й, (23)

де Р - тяговий ошр, Н; А - глибина обробтсу, м.

У лабораторних умовах тяговий ошр в1броударного робочого органу для глибокого розпушування, у пор1внянш ¡з сершними щшинор1зами, змен-шуеться до 30%. На рис.3 подана залежшсть тягового опору вщ глибини об-роб1тку В1броударним розпушувачем грунту.

1500 ----

1000

р, н

500

0,1 0,2 0,3 0.4

Рис. 3. Залежшсть тягового зусилля вщ глибини обробтсу в1броудар-ним долотом.

Паралельно проводилися випробування в1броударного мехашзму, що входить до складу кртлення культиваторно! лапи, вщ тих же факторт.

Математичш модел1 сершного робочого органу КВС-10-1 1 експери-ментального з в1броударним мехашзмом ВУМ мають вигляд:

Р4 = 296,9+8111,4А; (24)

Рз — 128,5+7018,6А, (25)

Встановлено, що глибина обробггку мае великий вплив. Так, при А = 0,2 м тяговий ошр експериментально! шдыски знижуеться на 20,5% у по-р1внянш з кр1пленням, що випускаеться промисловютю, а на глибиш 0,07 м це значения досягас 28% (рис. 4).

При оброб[тку в1броударним долотом кришильна здатшсть збшь-шуеться на 6,45%, у пор1внянш з в1брацшним (ВД), \ на 9,5% у пор1внянш з плоским (ПД). Брилиспстъ зменшуеться на 8,5% 1 11,1% вщповщно на глибиш 0,25 м ! швидкосп 1,11 км/г.

Рз =298,62+3254,4И

При обробпгку ВУД на глибиш 0,1м 1 швидкосп 7,3 км/г кришиль-на здатшсть збшьшуеться на 12,31% у пор^внянш з ВД, 1 на 15,53% у по-р1внянн> з ПД.

У ход1 польових випробувань отримаш наступи! залежностк

Р,-2167,6+350,86У+7169,73/г; (26)

/у=2559,79+460,91У+8584,93А; (27)

Р=2793,32+525,16У+5859,6й, (28)

де Р1, Рг, Рз - тяговий отр, в1дповщно В1броударного, плоского I В1бра-цшного долота, Н; V- швидкють, м/с; й - глибина обробггку, м.

2400

1600

Р. н

800

0,07 0,14 0,21 0,28

||, м

Рис. 4. Залежжсть тягового зусилля вщ глибини при обробггку робо-чими органами: а - сершний; 6 - експериментальний.

Залежносп тягового опору з застосуванням в1броударного мехашзму, встановленого в кршленш робочих оргашв культиватора КВС-10-1, в!д тих же фактор1в мають вид:

/>=722,99+255,25У+16967,4Л; (29)

Р=1053,49+516,11У+13431,6Л, (30)

де Р4\Р5- тяговий отр експериментального {сершного робочих оргашв, Н.

При швидкосп руху агрегату в штервал! 5,3...7,3 км/г 1 глибиш обробггку 0,18. ..0,25 м в1броударний розпушувач знижуе тяговий отр на 17-18%, на вщмшу вщ робочих оргашв, що випускаються промисловктю (рис. 5).

При швидкосп руху агрегату 9,4 км/г 1 глибиш 0,12 м робочий орган, обладнаний ВУМ, зменшуе тяговий отр, у пор1внянш13 сершним, на 14%. Проте, при подалышм зменшенш швидкосп 1 глибини, отр зменшуеться до 20% при /г = 0,07 м I V- 5 км/г. Визначено, що робоч1 органи для глибокого розпушування та основного обробггку грунту, мають наймешш енерговит-

р<=? Р5=128,5-1 96,9+8111,4Ь 7018,611 ^

а б

рати на 17-18% при щшюванш, а на культавацп - 14-20%, на вщмшу вщ ро-бочих оргашв, що випускаються промислов1спо (рис. 6).

2,145

У,м/с

Рис. 5. Вплив швидкосп х глибини обробшсу грунту в1броударним долотом на тяговий ошр.

н,м

0,25

0,175

0,1

▲ 1 ' Х2

—^—-^4531,01

-^4334^53 -

138^05 ■—

XI

-1 1

—-^3548,61

---^ЗЭ52ДЗ^

-1 -►

0,92

1,48

2,04

У,м/с

Рис. 6. Вплив ШВИДКОСТ1 1 глибини оброб^тку грунту робочим органом ¡з В1броударнок> шдвюкою на тяговий ошр.

Зменшення брилистост1 грунту шсля проходу експериментальним в1броударним розпушувачем вщбуваеться за рахунок бшыц интенсивного кришення завдяки багатократшй да деформатора. Зниження тягового опору агрегату здшснюеться за рахунок структури грунту, що змшюеться пер1-одично. Оснащеш в^броударними мехашзмами робоч1 органи працюють у р1зномаштних режимах, що задаються агрегатним складом грунту.

Польсш випробування показали, що знаряддя, оснащеш експеримен-тальними робочими органами для глибокого розпушування (ВУД) ! в1бро-ударним механизмом (ВУМ) у кршленш стшки культивацшних лап, вщповь дають агротехшчним вимогам.

У п'ятому роздш «Тек(ико-економ1чна ефектившсть в(броударних ро-бочих оргашв для оброб^тку грунту» виконано розрахунок показниюв еко-ном1чно1 ефективносп експериментальних робочих оргашв ¡з використан-ням методики, розробленоУ В1СГОМ, стосовно до умов НВО «Ешта» Крас-ногвардшського району АвтономноУ Республик Крим, типових для умов твдня УкраУни.

Економ1чна ефекгивн!сть експериментальних в^броударних розпушу-вач1в досягаеться за рахунок зниження тягового опору з одночасним по-лшшенням якосп розпушування грунту. Визначення виробничих витрат 1 ка-штальних вкладень проведено по усередненим даним господарств. Пчний економ1Чний ефект отриманий у результат! застосування в1броударних робочих оргашв за рахунок зниження прямих виробничих витрат. Застосування нових в1броударних розпушувач1в з обгрунтованими параметрами \ режимами впливу на грунт дозволяе одержати в розрахунку на р1чний вироб1ток агрегату 1232 грн.

висновки

Проведет теоретичш та експериментальш дослщження дозволяють зробити таю висновки:

1. Використання сершних робочих оргашв для глибокого розпушування веде за собою гидвищену енергоемнють процесу, недостатню яюсть п\дго-тування грунту стосовно до конкретно!" зони землеробства.

2. При розгляд1 процесу деформацп грунт може бути представлений у виглящ реолопчноТ модеот з упруго-в'язко-пластичними властивостями у виз-наченому сполучснт, що дозволяе пояснити протжання цього процесу при р1зномаштних умовах навантаження.

3. Для зниження тягового опору ! полтшення кришильноУ здатносп запропонований в1броударний робочий орган для глибокого розпушування, вщмшними рисами якого являються:

- поверхня робочого органу мае цилшдричну форму, що переходить з переду у кошчну;

- усередиш полого цилшдра, розмицеш рухлив1 ланки, що складають-ся з пружних тш (пружин) 1 пром1жних цилшдричних елеменпв, мають сфе-ричну форму на торцях, що в сукупност! утворюють в1броударний мехашзм.

Таку ж конструкщю 1 принцип дп мае в1броударний мехашзм, встанов-лений у мюц! крапления культиваторноУ лапи.

4. На основ! теоретичних i експериментальних дослщжень обгрунто-ваш основн1 конструктивш параметр« i режими робота в1броударних роз-пушувач1в грунту: величина сили удару пром^жних ланок, тривал1сгь контакту т1л, що ствударяються, площа робочоТ поверхш деформатора, кшьшсть пром1жних ланок, деформащя, жорспасть i юльгасть робочих випав пружин. Виготовлено експериментальш зразки i проведен! лабораторно-

• польов) випробування.

5. Результата експериментальних дослщжень показали, що в1броудар-ний вплив дозволяе зб1льшиги в 6,4 рази доючу силу, що призводить до ско-лювання грунту. 1нтервал частот основних коливань в1броударного механь зму при обробпку грунт1в знаходагься в межах 2,4...6,8 Гц, а амгаитуда скла-дае 13,4... 15 мм. Встановлено, що зазор м1ж в1броударними ланками, що сп1вударяються, складае 4-5 мм, час удару коливаеться в границях 5,31 •10"3...8,6610"3с. Характер протисання процесу залежить вщ деформа-щйного показника грунту, ¡з зменшенням якого час удару зменшуеться, а сила удару зростае.

6. Тяговий onip оргашв глибокого розпушування з застосуванням в1броударного долота (ВУД) знижуеться на 17-18%, а в1броударний механЬм (ВУМ), встановлений у Micui кртлення культиваторних лап зменшуе onip на 14-20%. Найбшьше зниження тягового опору спостер1гаеться на глибиш оброб1тку 0,05...0,15 м. 3 збшьшенням швидкосп руху агрегату ефект Bi6po-ударного впливу по тяговому опоров! росте, що пояснюеться збшьшенням частота сколювання фунту.

7. Польов1 випробування пщтвердили теоретичш передумови i показали, що при обробггку грунту на глибину до 0,25 м В1броударним долотом кришильна здаттость збшьшуеться в 1,09 i в 1,18 рази, у пор1внянш з в1брацшним i плоским долотом, вщповщно. Використання в1броударного мехашзму (ВУМ) у мющ кр!плення культиваторноТ лапи дозволяе збшьшити кришильну здатакть у 1,19 рази в пор1внянш ¡з сершними тдасками на глибиш 0,15 м.

8. Запропоноваш конструкцп" в1броударних розпушувач1в маюгь перевагу перед робочими органами, що випускаються сершно, по енергетичних i як1сних показниках без додаткових внтрат при обробпку грунту i дозво-ляють одержати р1чний економ1чний ефект 1232 грн.

Список опубликование робгг i3 теми дисертацц

1. Кувшинов A.A. Разработка конструкции плоскореза-щелевателя. // Вопросы стабилизации и повышения эффективности АПК Крыма в исследованиях молодых ученых. // Научные труды Крымского сельскохозяйственного института - Симферополь, 1997. - С.56-58.

2. Кувшинов A.A. Использование деформационных характеристик почвы для расчета виброударного рыхлителя. II Научные труды Крымского государственного аграрного университета - Симферополь, 1997. - С.109-112.

3. Кувшинов A.A., Гальцов В.В., Витвицкий А.Г., Бабицкий АЛ. Усовершенствование рабочих органов культиваторов. // Научные труды Крымского государственного аграрного университета - Симферополь, 1999. -С.46-52. (Особисгий внесок 70% - розробка конструкцн).

4. Гальцов В.В., Кувшинов А.О. Особливогп впливу в1брацшних ро-бочих оргашв на грунт. // Збфник наукових праць Нацюнального аграрного ушверситету «Мехашзащя альськогосподарського виробництва». Том V. «Сучасьп проблеми мехашзащУ сшьського господарства». - Кшв: НАУ, 1999. - С.327-328. (Особисгий внесок 40% - розробка конструкцн).

5. Бабицький Л.Ф., Кувшинов А.О., Гальцов В.В. Теоретичне обгрун-товування napaMerpiB розпушувачгв грунту. // Зб1рник наукових праць На-цюнального аграрного ушверситету «Мехашзащя сшьськогосподарського виробництва». Том VI. «Teopia i розрахунок сшьськогосподарських машин».

- Кшв: НАУ, 1999. - С.368-370. (Особисгий внесок 75% - розробка методш теоретичних достджень).

6. Бабицький Л.Ф., Тристан Р.В., Кувшинов А.О. Покращення еколо-пчних показник1В та зниження енергоемносп грунтообробних машин II Перс-пективи розвитку механвацй", електрифкацй", автоматизацп та техшчного сер-ßicy сшьськогосподарського виробництва: Пр. наук.-техн. конф. , - Глеваха, 1МЕСГ. УААН, 1996. - С. 18. (Особисгий внесок 75% - розробка конструкцй).

7. Бабицький JL, Кувшинов А., Гальцов В. Дослщження коливально-го процесу пружно! взаемодй" робочих оргашв грунтообробних машин. // Четвертой м1жнародний симпозиум украшських шженер1в-механшв у Львовк Тези доповщей. - Льв1в: KiHnaTpi ЛТД. - 1999. - С.88. (Особистий внесок 60%

- розробка метод1в доаиджень).

Анотащя

Кувшинов А.О. Розробка i обгрунтування параметров в1броударних розпушувачт грунту. - Рукопис.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.20.01 - мехашзацш сшьськогосподарського виробницт- , ва. - Кримський державний аграрний ушверситет, Симферополь, 1999.

Дисертацшна робота присвячена питаниям розробки i наукового обгрунтування в!'броударних робочих opraHiB. Наоснов1 теоретичних i експерименталь-них досл1Джень обгрунтовано параметри i розроблено конструкццо в^броудар-ного розпушувача грунту, з метою зниження тягового опору i покрашення якь сних показниюв обробпку. Експериментальш робоч1 органи дозволяють у 1,19 рази полшшити язйсть обробтсу та зменшити тяговий onip на 18%.

Ключов1 слова: шброудармий мехашзм, тяговий onip, логарифм1чна страль, деформацшний показкик грунту.

Аннотация

Кувшинов A.A. Разработка и обоснование параметров виброударных рыхлителей почвы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства. - Крымский государственный аграрный университет, Симферополь, 1999.

Диссертационная работа посвящена вопросам разработки и научного обоснования параметров виброударных рыхлителей почвы.

Рабочие органы почвообрабатывающих машин, работающие за счет неоднородной структуры, позволяют значительно снизить тяговое сопротивление, улучшить качество обработки и агрегатный состав почвы. Объектом исследований является экспериментальный рабочий орган для глубокого рыхления, а также виброударный механизм, входящий в состав крепления культиваторных лап.

Поставленные задачи в диссертационной работе решались путем теоретических и экспериментальных исследований. На основании физико-механических и деформационных свойств почвы определены основные параметры виброударного механизма. Выведенные теоретические зависимости, определяющие режимы работы экспериментальных органов, подтверждаются лабораторными и полевыми испытаниями.

Практическое значение диссертационной работы состоит в том, что разработан виброударный механизм, работающий в условиях деформации и разуплотнения почвы, способный адаптироваться к некоторому структурному изменению. В результате сжатия и растяжения упругих звеньев, входящих в конструкцию, под действием переменного сопротивления происхо-. дит виброударное воздействие рыхлящего деформатора на почву, что увеличивает интенсивность ее крошения в 1,19 раза и уменьшает сопротивление агрегата на 18%.

Ключевые слова: виброударный механизм, тяговое сопротивление, логарифмическая спираль, деформационный показатель почвы.

The summary

Kuvshinov A.A. Development and substantiation of parameters of vibroimpactive weeders of soil. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.20.01 - mechanisation of an agricultural production. - The Crimean state agrarian university, Simferopol, 1999.

Thesis is dedicated to problems of development and scientific substantiation of parameters of vibroimpactive weeders of soil. On the basis of theoretical and experimental researches the parameters are substantiated and the construction of vibroimpactive weeder is designed, with the purpose of draught resistance reduction and improving of natural fertility of soil. The experimental tools allow to increase in 1,19 times loosening capacity and to reduce draught resistance of the aggregate on 18%.

Key words: vibroimpactive gear, draught resistance, equiangular spiral, deformation index of soil.