автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Снижение негативного воздействия движателей комбинированного посевного агрегата на базе трактора ЛТЗ-155 на почву

На правах рукописи

/

Иванов Сергей Анатольевич

Снижение негативного воздействия движителей комбинированного посевного агрегата на базе трактора ЛТЗ-155 на почву

Специальность 05 20 01 - Технологии и средства

механизации сельского хозяйства

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗОТОБОЗ

Саратов 2007

003070503

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им Н И Вавилова»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Русинов Алексей Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дементьев Александр Иванович

кандидат технических наук, доцент Казарин Сергей Николаевич

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока» (г Саратов)

Защита диссертации состоится 31 мая 2007 года в 12— часов на заседании диссертационного совета Д 220 061 03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им НИ Вавилова» по адресу 410056, г Саратов, ул Советская, 60, ауд №325

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им Н И Вавилова»

Автореферат разослан апреля 2007 года Ученый секретарь

диссертационного совета

Волосевич Н П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Производство продукции растениеводства является важнейшей составной отраслью экономики страны Производство зерна - это основа создания продовольственного и фуражного фонда государства В настоящее г>ремя увеличение валового сбора зерна неразрывно связано с интенсификацией производства сечьскохозяйственной продукции В связи с этим, современные технологии возделывания зерновых культур предусматривают многократные проходы тракторов и сельскохозяйственных машин по полю Суммарная площадь следов достигает от 50 до 200 % площади обрабатываемо! о поля Годовой недобор урожая зерновых в России в связи с чрезмерные воздействием на почву движителей современной техники составляет до20 ЗОмлчтонн

После прохода ходовых систем тракторов и сельскохозяйственных машин на поверхности поля остаются следы различной ширины до 0,8 м и их глубьна досылает 0,12 м и более Происходит уплотнение почвы ходовой системой тракторов, а наиболее интенсивно колесными движителями Все это привело к тому, что по следам современной техники существенно возрос чедобор уро.кая сельскохозяйственных культур как в год уплотнения (снижение эффективного плодородия), так и в последующие годы (снижение потенциального плодородия почв), ухудшились физико-механические и эколо-го-биологические характеристики почв, повысилось сопротивление обработки

Большой вклад в работу по исследованию следообразования и снижения негативного воздействия движителей МТА на почву внесли работы Аникина А С , Бондарева А Г , Горячкина В П , Качинского Н А , Кацыгина В В , Кононова А М , Летошнева М Н , Медведева В В , М Н , Небогина И С , Ни-гуса Э Ю , Орды А Н , Пигулевского М X , Русанова В А , Садовникова А Н, Сапожникова П М , Седова М В , Слюсаренко В В , СудаковаА В , Цыбулько В Г , и др

Попытки снижения негативного воздействия движителей МТА на поч-

ву были и раньше, но перспективным направление снижения негативного воздействия движителей на почву является рациональное распределение массы трактора по осям и снижение количества проходоз по полю Этого м->«<нл достичь путем использования комбинированных агрегатов позволяют^ выполнять несколько сельскохозяйственных операций за одни проход

Работа проводится в соответствии с комплексной темой №7 НИР Са; о-товского государственного аграрного университета им НИ Вавинова ('Повышение эффективности использования мелиоративных земель и обеспечение реконструкции оросительно-обводнительных систем», разчел 7 4 «Разработать экологически совместимые почвощадящие ходовыз си еле !м, па(ю"чх органов сельскохозяйственных и мелиоративных машин»

Цель работы — снижение уплотняющего воздействия движителей комбинированного машинно-тракторного агрегата осущест1>л«чоиил с посер г внесением минеральных удобрений за счет сниженич колм«итяд ("^«»д'" по полю и равнозначного распределения массы тпактора по ося.»

Объект исследований — процесс еле ииодейс.вня ннермвтн" сья" колеса с почвой при проходе движителей МТА

Предмет исследований — закономерности снижения возрг^ .и-и жителей МТА на физико-механические свокс1ва почвы, упдогчечгь к д-з формации почвы, повышение урожайности с,»;л;>гкоаозяйстч« нь х культур

Методики исследований. Для достижения песгавлсш'ой цг\и и рвения комплекса задач использовались теорсшческне и •эксперт"! пль^ис методы исследований Теоретические исследования гынолнялксь на осчо.ч известных положений, законов земледельчессой механики и уатсмг-чческо-го анализа Предусматривала разработку георе гич'хких положен! «¡¡о определению глубины следа и коэффициента сопротивления качению колее ' о движителя при разной нагрузке на оси и обоснование ко,чс1рукМ!-но компановочной схемы установки устройства для внесения жидких минеральных удобрений на остове базовой машины посевного агрегага

Экспериментальные исследования проводились в лабор? верных и г^-

левых условиях по специальным методикам отраслевых и государственных стандартов на испытание сельскохозяйственных машин В исследованиях применялись типовые измерительные средства и аппаратура Обработка результатов осуществлялась методами математической статистики с применением ЭВМ

Научная новизна работы заключается в решение вопроса снижения негативного воздействия движителей комбинированного посевного агрегата на почву совмещающего сев с внесением минеральных удобрений путем снижения количества проходов по полю и равнозначного распределения массы трактора по осям, анализе и обобщении теоретических положений, экспериментальных исследований, в результате которых установлены'

— аналитические зависимости, описывающие изменение глубины следа и коэффициента сопротивления качению в результате прохода колесного движителя с учетом сгруживания почвы перед колесом,

- закономерности влияния количества проходов и нагрузки на оси колесных движителей на плотность почвы с учетом ее сгруживания перед колесом,

— закономерности влияния конструктивно-технологических параметров бака с минеральными удобрениями и его координации на распределение массы трактора по осям,

- влияние нормы внесения минеральных удобрений и длины гона на производительность комбинированного посевного агрегата с равнозначным распределением массы трактора по осям

Практическая ценность. Полученные зависимости позволили разработать новую конструктивно-технологическую схему комбинированного посевного агрегата с устройством для внесения жидких минеральных удобрений, позволяющую сохранить плодородие почвы за счет снижения количества проходов по полю и рационального распределения массы трактора по осям Использование нового посевного агрегата позволило по сравнению с набором машин по серийной технологии возделывания зерновых культур (посев трактор ЛТЗ-155+ЗСЗ-З.б и внесение удобрений МТЗ-80+ОТМ-2) сни-

зить плотность почвы на 14,5 %, твердость почвы на 16,5 %, глубину следа на 24,5 %, расход топлива на 6,3 %, а так же повысить урожайность яровой пшеницы по следам движителей до 1,8 ц/га

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены теоретическими исследованиями, выполненными с применением математических методов и обработанных с помощью современных средств вычислительной техники, лабораторно-полевыми испытаниями в ОАО «Ни-ва-Ленптицепром» и СХА «Березовская» Базарно-Карабулакского района Саратовской области, высокой сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований

Апробация работы. Основные положения работы были доложены, обсуждены, апробированы и получили положительную оценку

— на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского ГАУ в 2002-2006 г г ;

— на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Самарской ГСХА в 2004-2005 г г ,

— на VII Губернской выставке достижений в области сельскохозяйственного производства п Усть-Кинельский в 2004 г ,

— на VII Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» ВВЦ, Москва, 2005 г,

— на расширенном заседании кафедры "Мелиоративные и строительные машины" в 2007 г

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 научных работах, в том числе одна статья в журнале поименованном в «Перечень » ВАК РФ, 7 в сборниках научных работ, из которых 4 работы — без соавторов Общий объем публикаций составляет 2,5 п л , из которых 1,8 п л принадлежит лично соискателю

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов по работе, списка литературы и приложений Работа изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц,

43 рисунка и приложений Список используемой литературы включает в себя 169 наименований, из них 16 - на иностранном языке

На лащиту выносятся следующие научные положения:

1 Закономерности влияния нагрузки на ось пневматического колеса на глубину следа, плотность почвы и коэффициент сопротивления качению,

2 Теоретическое обоснование основных конструктивно-технопогических параметров нового посевного агрегата, с устройством для внесения жидких минеральных удобрений, обеспечивающего минимальное воздействие движителей на почву,

3 Результаты сравнительных испытаний комбинированного посевного агрегата с устройством для внесения жидких минеральных удобрений в сравнении с набором машин известной технологии посева и внесения минеральных удобрений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во «Введении» изложены актуальность темы и основные положения, которые выносятся на защиту

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования» представлен количественный состав МТА по Саратовской области, рассмотрено воздействие ходовых систем сельскохозяйственной техники на физико-механические свойства почвы, а также их влияние на урожай возделываемых культур Произведен анализ различных путей и способов снижения вредного воздействия движителей на почву Произведен анализ площади уплотнения поля после прохода МТА Рассмотрены конструкции современных комбинированных агрегатов осуществляющих посев с одновременным внесением минеральных удобрений, намечены перспективы создания новых комбинированных агрегатов

Изучение литературных материалов показывает, что изменение, происходящие в почве в результате воздействия на нее движителей, зависят от свойств и структуры почвы, соотношения в ней минеральных частиц, воды, воздуха, а также органических и минеральных включений Установлено, что

по следам различных МТА значительно увеличивается плотнос1Ь и твердость почвы, ухудшается качество макроагрегатного состава, что приводит к снижению плодородия почвы и урожая сельскохозяйственных культур

Проведенный анализ работ по минимизации воздействия движителей МТА на почву, показывает, что снизить данное воздействие можно с помощью агротехнических, агрохимических и технологических мероприятий, а так же конструктивных и конструктивно-техночо! ических решений При рассмотрении способов технической реализации данных мероприятий и решений было отмечено, что наилучшим направлением является коьструктин ю-технологические решения за счет создания комбчнированньк почгообрла-тывающих агрегатов, например посевного агрегата на базе трактора ЛТ3-155 с устройством для внесения жидких минеральных удобрений

Имеющиеся аналитические зависимости изменения деформации, платности почвы и перераспределения массы по осям не в полной fiepe огра».эгот процесс взаимодействия движителей МТА с почвой так как 0"ь не затрагк вают динамику процесса

На основании вышеизложенного и, исходя из поставченнои и?т% оигк сформулированы следующие задачи исследования

- провести анализ литературных источников патентный ъоиск v >ы-явить основные направления в совершенствовании констру! пни чашичн >-тракторных агрегатов обеспечивающих минимапыюе воздейсише движителей на почву при совмещении сева и внесения минеральных удобрений,

— выявить закономерности влияния нагрузки ira оси колеса н<х еле;!,о образование, деформацию почвы и коэффициент сопротивления качению,

— теоретически обосновать конструктивно-технологическую схем} и параметры комбинированного посевного arpe, а'; а с устройством цлч внесения жидких минеральных удобрений с минимальным воздействием на поч1},

- выполнить лабораторно-стендовыс- исследования и пробеги г-.ппщ водственные испытания,

— определить технико-экономическую эффективность применения посевного агрегата с устройством для внесения жидких минеральных удобрений

Во втором разделе «Теоретические изыскания механики следообра-зования и уплотнения почвы движителями машинно-тракторных агрегатов» проведены теоретические исследования влияния нагрузки на ось пневматического колеса на глубину оставленного следа, сопротивление передвижению и плотность почвы, обоснованы основные параметры бака с минеральными удобрениями

При взаимодействии пневматического колеса с почвой происходит защемление ее комочков беговой дорожкой колеса, вдавливание в общую массу почвы, смятие, расширение в боковом направлении, и, наконец, сгружива-ние почвы перед движителем Это вызывает увеличение действительной глубины Н следа, рисунок 1 Действительной глубиной Н следа будем считать сумму видимой после прохода колеса глубины следа Ь0 и высоты дЬ почвенного вала перед колесом

где Ь0 — остаточная глубина следа после прохода колеса, м, АЬ - высота почвенного вала перед колесом, м

Величину полной деформации почвы во время прохода пневматического колеса определим по зависимости

где hy — величина восстановления почвы после прохода колеса, м, h3 — величина проникновения почвозацепов в почву, м

При качении пневматического колеса, рисунок 1, его действие на почву выразится рядом элементарных сил, направленных нормально к поверхности зоны контакта колеса Их можно заменить двумя равнодействующими Р,п и Р2п в зонах загрузки и разгрузки, а также силы Fi и F2 трения, направленными под углом к поверхности колеса Раскладывая равнодействующую Pin по на-

Н=Ь0+дЬ,

(1)

Ь„ол=Ьу+Ь0+дЬ+Ь:

(2)

правлениям сжатия почвы и выталкивания ее колесами, получим силы Р1у, сжимающую ее и Р1х, выталкивающую ее из под колеса.

Если угол т погружения для данного диаметра колеса и глубины следа не обеспечит защемления комочков, то они будут накапливаться впереди колеса Условие защемления частиц почвы определим как

едс^^т,, или ф>ть (3)

где ф - угол трения колеса о частицу почвы, град, - коэффициент трения, XI - теоретический угол контакта пневматического колеса с почвой (соответствует углу погружения), град

Рисунок 1 Схема сил, действующих в процессе перекатывания колеса по почве

Н — действительная глубина следа, ЛЬ - высота почвенного вала перед колесом, Ь0 - глубина следа после прохода колеса, Ьу - величина восстановления почвы после прохода колеса, Ь3 — величина проникновения почвозацепов, X - деформация шины, Ок - нагрузка на ось колеса, г0 - радиус колеса, И] и Яг— радиус колеса в зоне загрузки и разгрузки, укд -действительная скорость колеса, а - расстояние от точки начала зоны загрузки до оси колеса, аз - расстояние от оси колеса до рассматриваемой точки 8, а2 - расстояние от оси колеса до выхода колеса из зоны разгрузки, Р,п и Р2„ - результирующие силы в зонах загрузки и разгрузки, р! и Иг - силы трения в зонах загрузки и разгрузки, С„ - длина почво-зацепа

При качании колеса без буксования и скольжения линия действия сопротивления сжатию независчмо от размеров частиц почвы и места касания с колесом проходит через точку соприкосновения частицы почвы с колесом, верхнюю точку колеса и нижнюю точку соприкосновения почвы с горизонталью Направление движения соприкасающихся с ободом частиц почвы определяются ураг.нениями

- для нижней зоны а=(90-т)-ф, (4)

- для средней зоны а1=агс1ц(51щЛ}»+созт), (5)

- для верхней зоны а2=(90-т)+ф, (6)

где 1[) =1/(1-г), с - коэффициент скольжения

Уравнения (5, 6, 7) определяют не только направление смятия во всех точках погруженной части колеса в почву, но и величину ее горизонтальных и вертикальных перемещений Для уменьшения горизонтальных перемещений (вызылающих сгруживание почвы перед колесом) необходимо, чтобы угол см я I ия был по возможности большим, имея в виду

Г1х-Р1псозаь а Р,п=Ок (7)

тогда Рк= созо^О* (8)

Зависимость мемду вертикальной нагрузкой на ось колеса в, и нор-

мальными контактными напряжениями а имеет вид-

в „=В.

Л, о л |ас1х+

(9)

где Вп - ширина профиля шины, м

Для интегрирования этого уравнения необходимо учитывать условие 7.„+2„=ся-ич, (10)

где гщ и гп - вертикальные расстояния от точек недеформируемой опорной поверхности следа до точек контакта поверхности колеса, м

Принимая во внимание линейные законы деформации шины и почвы в зоне разгрузки и загрузки, находим величину нормальных контактных напряжений соответственно для каждой зоны

удобрениями устанавливать на заднюю ось трактора с возможностью перемещения, что позволит производить равнозначное распределение суммарного веса по осям трактора

Рассмотрев уравнения моментов создаваемых силами относительно точек С>1 и 02 определим реакции под опорными колесами соответствующих осей, рисунок 2

ХМО1=0 КпЬ+ОжХж-ОХс+Р"кра+Р'крЬ=0, (19)

£Мо2=0 К3Ь-Ож(Хж+Ь)-С(Ь-Хс)-Р"кр(с1+Ь)-Р'крЬ=0, (20)

где Ь - база трактора, м, Хж, Хс, с1 и Ь - плечи действия соответствующих сил, м, Яп и Я, - соответственно реакции под движителями передней и задней осей трактора, кН, Р"кр и Р'кр - соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие крюкового усилия, кН, в - сила веса трактора, кН, - сила веса бака с минеральными удобрениями, кН

Рисунок 2 Схема сил действующих на трактор, оборудованный баком для жидких минеральных удобрений

В работах Левченко С А. и др утверждается, что минимальным воздействием на почву обладает трактор с равнозначным распределением массы по осям, выразив из уравнений (19) и (20) реакции под опорными колесами и приравняв их, получим зависимость массы бака с минеральными удобрениями от его смещения относительно задней оси трактора, при расходе удобрений, сохраняя равнозначное распределение силы веса по осям

G(2XC - L) - Ркр [2h cos a + sin a(2d + L)]

G.K ---. (21)

2ХЖ +L

Наличие бака увеличивает суммарный вес трактора, что может вызвать негативное воздействие движителей на почву, с учетом равнозначного распределения веса по осям трактора, максимальный вес бака определится из выражения

+ (22) где 0ДОП - допустимое давление движителей на почву, регламентируется ГОСТ, МПа, G3 - сила веса приходящаяся на заднюю ось трактора, Н, DK - диаметр колеса, м, h„ - полная глубина следа, м, X - деформация шины, м, v - коэффициент изменения ширины шины при погружении в почву, Вш - ширина шины, м

В процессе передвижения трактора по полю происходят колебания жидкости в баке, что нежелательно С целью минимизации динамических колебаний жидкости в баке устанавливаются перегородки, расстояние между которыми определяется по зависимости

7iD2

Lnp< (0,25 -0,3)—5-, (23)

где D6 — приведенный диаметр бака, м, L6 - длина бака, м При выборе емкости бака необходимо учитывать производительность агрегата определяемой по зависимости П = ,_, V6B(Nena-Nc)_^_т

RH Nen"~N° . -fK[GT+V6(l+a)]

П./

fK[GT+V6(l + a)]

где У в - вместимость бака, кг, Нуд — норма внесения удобрений, кг/га, П3 - производительность заправочных средств, кг/ч, — время на остановку агрегата и подъезда к нему заправочных средств, ч, Ьг - длина гона, км, Ь„ - длина одного поворота, км; а - коэффициент, учитывающий вес дополнительных приспособлений, В - рабочая ширина захвата агрегата, м, Г(д- ко-

эффициент учитывающий допустимую нагрузку двигателя, Ые - мощность двигателя трактора, кВт; — мощность, расходуемая на преодоление сопротивления передвижению прицепной сеялки, кВт, ^ — коэффициент сопротивления качению трактора с баком для жидких минеральных удобрений, От и Сж — соответственно силы веса трактора и бака с минеральными удобрениями, кН

Коэффициент сопротивления качению трактора с баком для минеральных удобрений будем определять как

где г„ — приведенный радиус колеса, м, Мк - крутящий момент на оси колеса, кНм, в* - сила веса на оси колеса, кН

Тогда, с учетом равнозначного распределения веса по осям трактора и соответствия производительности сеялки, объем бака для минеральных удобрений определяется по зависимости

В результате теоретических исследований с целью равнозначного распределения веса по осям трактора рекомендуется устанавливать бак с минеральными удобрениями над задней осью трактора, при этом диаметр бака 06=0,85 м, длина Ь6=1,7 м

В третьем разделе "Программа и методика экспериментальных исследований" приведены программа и методика лабораторных и экспериментальных исследований воздействия движителей комбинированного посевного агрегата на почву

{

(25)

(26)

В соответствии с результатами теоретических исследований была разработана лабораторная установка, имитирующая ходовую систему трактора В ходе лабораторных исследований определялось влияние массы приходящейся на оси колесного движителя и внутреннего давления в шинах на распространение изобар напряжений в почве, глубину следа и сопротивление передвижению колеса

Сравнительные испытания комбинированного посевного агрегата оборудованного устройством для внесения жидких минеральных удобрений Л ГЗ-1?>5+ЗСЗ-3,6 (экспериментальный агрегат) и серийного посевного агрегата ЛТЗ-155+ЗСЗ-3,6 с последующим проходом агрегата для внесения жидки ч минеральных удобрений МТЗ-80+ОТМ-2 (серийные агрегаты), проводились в полевых условиях с соблюдением ГОСТ 7057-81, ГОСТ 20915-75, ОСТ 70 2 2 -80 и РД 10 '■> 2-89

Комбинированный посевной агрегат с устройством для внесения жид-К1 х минеральных удобрений состоит из базового трактора ЛТЗ-155, трех сея-С3-3,6, сцепки СП-ПА и показан на рисунке 3 (вылет бака максимальны) Над задней осью Оазового трактора 1 устанавливается бак 2, в котором находятся жидкие минеральные удобрения Бак установлен на специальной спрной раме 3, с возгсг.сностыо перемещения с помощью гидроцилиндра 4 по чшравляющим з направлении движения трактора На баке установлен элс^тр! ческий на<ос-ди~агор 5 для подачи минеральных удобрений по трубопроводам б в р лчь мюли расположенные на тыльной поверхности сош-а сеулки

В ходе провесе, ч ■ экспериментальных исследований измеряли плот-чоги почвы (мете ом режущего цилиндра), ее твердость (плотномером А Н 'чя/1 на) и макроагре! гтный состав (методом сухого рассева, предложенно-> Н К Савиновым), п убьну следа (прибором конструкции СГАУ)

При проведении сравнительных тяговых испытаний измерения прово-аигись тензометрн-и-оким способом с синхронной записью измеряемых величин (многоканальным светолучевой осциллограф К-20-22, тензометриче-

ский усилитель Топаз-3-02, первичные датчики); крутящих моментов на полуосях трактора, частоты вращения полуосей, тягового усилия, расхода топлива, частоты вращения путеизмерительного колеса.

Рисунок 3. Вид трактора Л'ГЗ-155 оборудованного баком для жидких минеральных удобрений (максимальное смещение бака): i - трактор ЛТЗ-155; 2 - бак с минеральными удобрениями; 3 - рама крепления Сакв на остове трактора; 4 - гидро цилиндр; 5 - i) ас ос-до затор; 6 - трубопроводы.

Обработка опытных данных осуществлялась методами теории яарояг-ности и математтической статистики с использованием современной вычислительной техники и про грамм ubi ми продуктами Matead, Statistica, Exel.

В четвертом разделе "Результаты экспериментальных исследований и их анализ" представлены результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований.

Анализ лабораторных исследований показал, что на глубину следа и сопротивление передвижению одиночного пневматического колеса оказывает сильное влияние сила веса на оси и внутреннее давление воздуха в шине. Аналогичная тенденция прослеживается и при передвижении тандемной ходовой системы. При этом наименьшие значения глубины следа и сопротивления передвижению тандемной ходовой системы зафиксированы при равно-

значиым распределением веса по осям, что соответствует коэффициенту загрузки передней оси равным 0,5, рисунок 4,

р, кН = 0,0233+0.00гв*)1+0.014в*у+0.0017*!<*х+01002-4*х''у-0.0219уу

Рисунок 4. Влияние коэффициента загрузки передней оси, при тандем ной компоновки ходовой системы, на глубину следа и сопротивление передвижению.

ив 0.054

0,05

0.046

□ 0.042

. 0,038

| 0,034

Равнозначное распределение веса по осям экспериментального трактора достигается уста но и кой бака с жидкими минеральными удобрениями над задней осью, при условии выполнения равенства (21) рисунок 5. Необходимо отметить, что по мере передвижения экспериментального агрегата по полю происходит снижение веса бака с минеральными удобрениями в зависимости от нормы внесения и длины гона, рисунок 6. Для сохранения постоянства равнозначного распределения веса но осям трактора необходимо постоянное смещение бака.

Проведенные полевые исследования показали, что использование технологии возделывания яровой пшеницы с применением экспериментального комбинированного посевного агрегата с устройством для жидких минеральных удобрений, позволяет за счет снижения количества проходов по полю снизить площадь уплотнения ноля на ! 5,5 % по сравнению с набором машин традиционной технологией. Данное обстоятельство позволило снизить деформацию почвы после прохода экспериментального комбинированного по-

севного агрегата в среднем во всех горизонтах на 22,5 % по сравнению с последовательными проходами серийного посевного а [регат а и агрегата для внесения минеральных удобрений.

кас минеральными удобрениями для равнозначно га распределения силы веса трактора по осям при посеве яролой пшеницы.

бж,

Рисунок 5. Влияние смещение бака на изменение силы неса ба-

Рисунок 6. Влияние нормы расхода минеральных удобрений и длины передвижения комбинированного экспериментального посевного агрегата на изменение силы веса бака с минеральными удобрениями.

Важнейшим показателем эффективности применения экспериментального агрегата явилось уплотнение почвы по следам движителей трактора. Выявлено, что наибольшему уплотнению подвергается верхний слой почвы 0...20 см, рисунок 7. Сравнительный анализ показал, что плотность почвы после прохода экспериментального агрегата (при условии равнозначного распределения массы трактора ЛТЗ-155 по осям) по сравнению с последовательными проходами посевного агрегата ЛТЗ-155+ЗСЗ-Э,6 и агрегата

150

250

а, л(га зоо

для внесения удобрений МТЗ-80+ОТМ-2 ниже в горизонте 0-10 см на 17,7 %, 10-20 см на 14,6 %, 20-30 см на 13,4 % и 30-40 см на 12,5 % При этом среднее снижение плотности почвы составило 14,5 %

? г'ш3 Т Г Рисунок 7 Изменение плот-

ности почвы по горизонтам после прохода посевных агрегатов

1 - Контроль (у=0,09711л1 Ь+1,0156 Я2=0,97),

2 - Посевной агрегат ЛТЗ-155+ЗСЗ-Э,6 с устройством для внесения жидких минеральных удобрений при 0Ж=10,3 кН и Хж=0,1 м (у=0,0881л Ь+1,2179 К2=0,96),

3 - Посевной агрегат ЛТЗ-155+303-3,6 и МТЗ-80+ОТМ-2 (у=0,0533Ьп 11+1,4322 Я2=0,95)

-----теоретическая,

----------экспериментальная

Твердость почвы - ->дин из основных параметров влияющих на динам 5 су всходов, развитие растений, и оценку энергозатрат на последующую обргбстку почвы Так, после последовательных проходов посевного агрегата Л'П-! 55+ЗСЗ-3,6 и агрегата для внесения минеральных удобрений МТЗ-80+СГ'М-2 твердость почвы в горизонте 10 см была на 13,8 % выше, чем по а еду экспериментального комбинированного посевного агрегата

При оценке эффс гивности применения экспериментального агрегата, наряду с основными параметрами почвы определялась глубина следа Результаты замеров пои ¡с в таОлице 1

Дгализ полу'.с!-" ^ данных показал, что использование эксперимента "ьь-. гс 'агрегата способствовало значительному уменьшению глубины следа

причиной снижения глубины следа после прохождения эксперимента чьчаго агрегата, явилось то, что установка бака с минеральными удобре-^•лчми со смещением относительно задней оси трактора позволило снизить силу веса на передней оси и получить равнозначное распределение весатрак-

тора по осям В результате этого снизилось максимальное контактное давле ние движителей передней оси на почву, что привело к уменьшению деформации.

Таблица !

Изменение глубины следа (Ь, мм) после прохода движителей _серийных и комбинированного агрегатов

Тип движителя Нагрузка бака, Ож кН Смещение бака, Хж, м Средняя пубнна по следам движителем агрегатов, Ь мм Снижыпе, %

Агрегаты ЛТЗ-155+ЗСЗ-З.б и МТЗ-80+ОТМ-2 61,6 0

Экспериментальный посевной агрегат ЛТЗ-155+ЗСЗ-З.б с устройством для внесения жидких минеральных удобрений 10,3 0,1 46,5 24 5

7,5 0,3 47,2 23,-1

6,1 0,5 48,1 21,9

4,5 0,7 48,9 20 6

В ходе экспериментальных исследований производилась оценка макро-агрегатного состава почвы Так, после прохода экспериментат но) о агрегата коэффициент структурности на 12 % больше по сравнению с постсдоватечь-ными проходами серийных посевного агрегата и агрегата для внесения минеральных удобрений, коэффициент распыления уменьшился на 31 %, коэффициент глыбистости на 17 % Из этого следует, что использование комбинированного посевного агрегата с устройством для внесения жидких минеральных удобрений на тракторе ЛТЗ-155 приводит к улучшению структуры почвы

Для комплексной оценки степени влияния дополнительно установленного бака с минеральными удобрениями на задней оси трактора на тягово-сцепные качества трактора ЛТЗ-155 были проведены сравнительные испытания Установлено, что установка бака на трактор приводит к увеличению его тягово-сцепных качеств в среднем на 3,5 %

С целью определения наличия бака с жидкими минеральными удобрениями на производительность комбинированного посевного агрегата были проведены соответствующие исследования С увеличением емкости бака с 0,2 м3 до 1,0 м3 происходит увеличение производительности агрегага на

3,1 % При дальнейшем увеличении емкости бака до 2,0 м происходит снижение производительности посевного агрегата на 1,5 %, рисунок 8

П, га/ч 5,1

5,05 5

4,95 4,9 4,85 4,8

1 1 П-*ЛЛЛ .

ч ч,/

--\ р=н у/б)

0,2 0,4 0,6 0,8

1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Уб, мЗ

р, г/смЗ

1,35 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1

Рисунок 8 Влияние геометрической емкости бака на изменение плотности почвы после прохода движителей экспериментального посевного агрегата и на его производительность

Увеличение производительности посевного агрегата объясняется тем, что увеличение емкости бака с минеральными удобрениями позволяет сократить время остановок агрегата на заправку минеральными удобрениями

В пятом разделе «Технико-экономическая эффективность использования экспериментального комбинированного агрегата» приведен расчет экономической эффективности применения комбинированного посевного агрегата оборудованного устройством для жидких минеральных удобрений За счет снижения потерь урожая зерновых сельскохозяйственных культур по следам движителей, и сокращения числа операций, позволило получить годовой экономический эффект в размере 809,31 руб /га на один агрегат

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Анализ литературных источников и патентный поиск по уплотняющему воздействию движителей сельскохозяйственных тракторов показал, что первый проход движителей приводит к повышению плотности почвы от 1,35 г/см3 до 1,4 г/см3, а последующие проходы до 1,6 г/см3 Данные показатели

всегда выше оптимальной плотности почвы необходимой для нормального развития растений, в связи с этим необходимо принятия решений по снижению воздействия движителей тракторов на почву Анализ способов снижения уплотнения почвы, устройств и рабочих органов показал, что резерв снижения находится в совмещении операций Для снижения воздействия движителей тракторов на почву необходимо создание комбинированных агрегатов

В результате была предложена конструктивно-технологическая схема комбинированного посевного агрегата на базе трактора ЛТЗ-155 оборудованного устройством для жидких минеральных удобрений

2 В ходе теоретических исследований выведены аналитические зависимости изменения деформации почвы под движущимся пневматическим колесом с учетом нагрузки выражение (2), изменения плотности почвы при многократных проходах зависимость (18), изменения коэффициента сопротивления качению (25)

3 Выведены аналитические зависимости (21), (22), (23), (26) для определения геометрических параметров нового комбинированного посевного агрегата оборудованного устройством для жидких минеральных удобрений диаметр бака равен 06=0,85 м, длина Ь6=1,7 м

4 Применение комбинированного посевного агрегата на базе трактора ЛТЗ-155 оборудованного устройством для жидких минеральных удобрений за счет снижения количества проходов по полю и равнозначного распределения суммарной массы по осям трактора по сравнению с набором машин по серийной технологии посева (посев с последующим внесением минеральных удобрений) позволяет снизить плотность почвы на 14,5 %, твердость почвы на 16,5 %, глубину следа 24,5 % Наименьшее воздействие движителей комбинированного посевного агрегата происходит при соответствии наполнения бака и его смещения обеспечивающим равнозначное распределение массы по осям трактора

5 Использование комбинированного посевного агрегата на тракторе ЛТЗ-155 с устройством для внесения жидких минеральных удобрений позво-

ляет повысить урожайность яровой пшеницы по следам движителей, по сраанению с традиционной технологией посева, на 8 % и снизить расход топлива на 6,3 %, что позволяет получить годовой экономический эффект на един агрегат в сумме 809,31 руб/га, при сроке окупаемости дополнительных лшт&льных влом ений 0,12 года

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

! Иванов, С А Изменение плотности почвы после многократных проходе« колесных сельскохозяйственных машин / С А Иванов, А В Русинов // ВестникСГАУ им НИ Вавилова -2006 -ЖЗ-С8-10 (0,4/0,2)

2 Иванов, С А Экочошческие проблемы применения энергонасыщенных машинно-тракторных агрегатов в сельскохозяйственном производстве / С А И занэп, А В Русино;) //Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию со дня рождения профессора / Г Рыбалко Ч IV ' ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» - Саратов, 2006 -С :2-о6 (0,4/0,2)

3 '.'санов, С А Использование трактора РТМ-160 с оборудованием для пьесечия кинератьных удобрений / С А Иванов // Совершенствование конструкций и методов опечега строительных и дорожных машин и технологий лромзводства работ cG науч тр / ФГОУ ВПО «Саратовский ГТУ» - Capado, 2006 - С 1ЗР-18 1 (С,3)

'"г Иванов, С А Снижение воздействия движителей машино-тракторных srpeiaTOB путем -ктион ерного распределения их массы по осям / С А Иванов // С о в ер ш с 11 .V о я,ч ; ; 11 с консгр)кций и методов расчета строительных и дэро^ных маши.! и -« '¡.oroniií производства работ сб науч тр / ФГОУ ВПО «Саратовсккд ITV - Саратов, 2006 -С 183-187 (0,3)

5 П"ачов, С А Влияние дополнительных устройств на распределение вест зшпно-rpaf торнеч о агрегата по осям / С А Иванов // Молодые ученые — агропромышленному комплексу Поволжского региона сб науч тр Вып 4. / M ОУ ВПО «Саратолский ГАУ» - Саратов, 2005 -С.104-111 (0,3)

6 Иванов, С 4 Эффективное использование трактора РТ-М-160 в сель-с'соадзяйсгвешюм производстве Саратовской области / С А Иванов // Вави-

ловские чтения - 2005 Материалы конференции, посвященной 118-и год<^.-щине со дня рождения Н И Вавилова / ФГОУ ВПО «Саратовский ГА У» -Саратов, 2005 -С 71-74 (0,3)

7 Иванов, С А Пути повышения эффективности использоглния гсочСшш-рованных агрегатов на базе трактора ЛТЗ-155 / С А. КваноЕ, А Ч Русинсз, АЮ Пиниекер // Известия Самарской государственной сельс! охозяйсч п; .':-ной академии Вып 3 / ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» - Самара, 200п - С 162-164 (0,25/0,08)

8 Иванов, С А Влияние устройства для внесения удобрений на распределение массы трактора ЛТЗ-155 по осям / С А Иванов, А В Русинов, АЮ Пиннекер // Известия Самарской государственной сельскохозчрстзегчон академии. Вып 3 / ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» - Самара, 2006 - С 171-173 (0,25/0,12)

Подписано в печать 26 апреля 2007 г Формат 60x84 1/16 Бумага офсечная Гарнитура Times Печ л 1,0 Тираж 100 Заказ ЗВ-Т

Федеральное государственное образовательное учрежд-нге Высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им Н И Вавилова» 410012, Саратов, театральчгя пл, 1