автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОЧВУ ДВИЖИТЕЛЕЙ МАЛОГАБАРИТНОГО ТРАКТОРА КЛАССА 0,2



На правах рукописи

СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОЧВУ ДВИЖИТЕЛЕЙ МАЛОГАБАРИТНОГО ТРАКТОРА КЛАССА 0,2

06.01.01 - общее земледелие 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Курск - 2004

Работа вылолк^на в Курска государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И И. Ива - ^ва.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Картамышев Николай Иванович

кандидат технических наук, доцент Соколов Леонид Пантелеевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Лазарев Владимир Иванович

доктор техничес»"«

профессор -—

Казаров К - >

Ведущая организация: ФГУ ЦЧ МИ • машиноиспытательная станция

Защита состоится « 9 » июня 2004 года в ....¡и

диссертационного совета Д 006.016.01 при ВНИИ землед^^д и защиты почв от эрозии по адресу: 305021, г. Курск, ул. К. Маркса, 70 Б.

С диссертацией можно ознакомиться в библтт , :й-

ского НИИ земледелия и защиты почв от эрози

Автореферат разослан « и

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Размеры личных подсобных хозяйств обычно находятся в пределах 0.5...5 га, а площади, выделяемые под картофель, кормовую свеклу, морковь, сенокос не превышают 1 га. Применение машин индустриального типа в этих случаях экономически нецелесообразно. Создание новых самоходных средств механизации, позволяющих повысить производительность труда, уменьшить долю ручного труда на небольших по размеру участках, является задачей исключительной важности.

Все малогабаритные энергетические средства, используемые в составе машинно-тракторных агрегатов для работы в земледелии, на животноводческих фермах, на транспорте и в коммунальном хозяйстве, условно можно разделить на три группы: энергоблоки, мотоблоки и малогабаритные тракторы. Назначение и концепции малогабаритного трактора наряду с существующими эксплуатационными показателями тракторов, выпускаемых промышленностью в настоящее время, имеет целый ряд особенностей:

- малогабаритная техника используется на участках малой площади;

- микрорельеф и растительный покров отличаются от производственных;

- эксплуатация малогабаритного трактора отличается большим разнообразием работ, выполняемых не только в течение года, но даже в течение одного дня, поэтому трудоемкость переналадки агрегатов и регулировки должна быть минимальной;

- конструкция малогабаритного трактора должна быть по возможности простой, удобной, надежной н рассчитанной на эксплуатацию лицами, не имеющими специальной квалификации;

- минимальная ширина колеи должна обеспечивать общее условие устойчивости при выполнении любого технологического процесса.

Назначения машины группируются по двум признакам: функциональному и оперативному. Первый характеризуется выполняемым технологическим процессом, второй свойством и качеством, как самой машины, так и среды. Исходя из этого, концепция малогабаритного трактора, как н любой машины, состоит в обосновании и выборе его параметров и характеристик.

Цель исслгдований заключается в обосновании размеров ведомого и ведущего колес малогабаритного трактора тягового класса 0,2, обеспечивающих допустимое воздействие их на почву при заданном^ диапазоне тяговых усилий. Г ГГТГЛТ, .

Объектом исследований являлся опытный малогабаритный трактор в сравнении с селекционным МТ-14С при выполнении технологических операций, связанных с подготовкой почвы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- в процессе исследования разработан метод выбора размеров движителей малогабаритного трактора по допускаемому удельному давлению на почву;

- экспериментально подтверждено, что предлагаемый метод обеспечивает допустимую плотность и твердость почвы по следу трактора в поверхностном слое и отсутствие уплотнения в слое 20...30 см.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Шины 6,15x13 ведомых колес и 8,3x20 ведущих опытного трактора обеспечивают допустимое значение плотности и твердости почвы при двойном проходе.

2. Опытный МГТ обеспечивает требуемый диапазон тяговых усилий и соответствует тяговому классу 0,2 тяжелого типа.

3. Экономически целесообразно применение малогабаритного трактора тяжелого типа на участках площадью 0,2... 1 га.

Практическая ценность и реализация результатов исследований, Разработанная методика позволяет создать работоспособные конструкции движителей малогабаритных тракторов среднего н тяжелого типов.

Результаты исследований и рекомендации по выбору размеров ведомых и ведущих колес использованы на Обоянсхом авторемонтном заводе при создании малогабаритных тракторов. Разработка малогабаритного трактора и получение лицензии на производство осуществлялось при непосредственном участии кафедры тракторов и автомобилей КГСХА.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на научных конференциях Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф, И.И. Иванова (2000, 2001, 2002 гг.), технических советах Обоянского авторемонтного завода и Курского завода «Агромаш».

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 6 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, включая 27 рисунков и 40 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, указывается цель исследований, формулируются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДА ЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ» рассмотрены общие характеристики сложения почвы: скважность, плотность, влажность, твердость. В теории взаимодействия ходовых систем колесных и гусеничных машин большое значение имеет коэффициент объемного смятия, который показывает насколько вырастает сопротивление почвы при смятии единицы ее объема.

При взаимодействии систем тракторов на почву величина и характер деформации обусловлены действием внешних и внутренних сил, вызывающих смешение частиц относительно друг друга, а также изменением среднего расстояния между частицами. Реальные почвы являются ни чисто упругими, ни чисто пластическими. Одна и та же почва при различных условиях деформации проявляет как свойства упругости, так и пластичности. Сопротивление почв сжатию и сдвигу посвящены работы (В.П. Горячкин, 1938, В.В. Гуськов, 1966, М.Г. Беккер, 1973).

В исследованиях В.В. Кацигина показано, что касательные напряжения в зависимости от перемещения носят гиперболический или экспоненциальный характер и зависят от удельного давления, вида колебательного характера прилагаемой нагрузки. Обобщая данные исследований, можно сделать вывод о том, что для плотных сыпучих грунтов характерным является максимум касательных напряжений при небольших деформациях с последующим их снижением, для пластичных максимум касательных напряжений является установившимся. Частота и амплитуда приложения нагрузки вызывают снижение максимального касательного напряжения.

Отмечено, что одной из причин, снижающей продуктивность сельскохозяйственных культур, является прогрессирующее переуплотнение почв. Во многих странах мира, в том числе и в странах СНГ, наблюдается тенденция увеличения массы сельскохозяйственных машин (Н.И. Картамышев, А.А. Тарасов, 1997). Основным показателем конструкции ходовых систем принято считать максимальное давление движителей на почву. Анализ литературы по уплотняющему воздействию движителей на почву позволяет сделать выводы о том, что чем больше воздействие на почву оказывает движитель трактора (в том числе и за счет увеличенного числа проходов по следу), тем больше снижается урожайность. Кроме уплотнения и разрушения структуры почвы, под

воздействием движителей образуются колеи, которые затрудняют дальнейшую обработку почв, ухудшают работу сельскохозяйственных машин, снижают качество полевых работ, приводят к увеличению энергозатрат и, соответственно, к перерасходу топлива (В.А. Слесарев, 1985, А. Кулен, 1986, Б.А. Доспехов, 1975, С.И. Скреб ял не, 1984).

Анализ 12 моделей малогабаритных тракторов показывает, что ширина колеи колеблется в пределах 660... 1500 мм, дорожный просвет 150...300 мм, продольная база 995...1500 мм, мощность двигателя 7... 14 кВт, масса 320.„900 кг. Это показывает, что нет единых требований к малогабаритным тракторам. При сохранении дорожного просвета 300 мм и при ширине колеи 700 мм не соблюдается общее условие устойчивости.

На основанни литературного обзора можно сделать выводы:

1. Образование колеи и тяговые свойства колеса определяются его размерами, удельным давлением на почву н вертикальной нагрузкой.

2. Работы, посвященные уплотняющему воздействию ходовых систем машин на почву, показывают:

- сопротивляемость почвы уплотнению зависит от содержания органического вещества в почве, влажности, плотности и твердости сложения;

- повышение давления движителя на почву, особенно при многократных проходах, вызывает уплотнение не только в пахотном слое, но и на глубину до 1 м;

- тяжелые тракторы уплотняют почву больше (на глубину до 70... 100 см), гусеничные и легкие на глубину 20...30 см;

- с увеличением скорости движения машины уплотняющее влияние ходовых систем уменьшается.

Как следствие, уплотнение почвы нарушает водно-воздушный режим, ухудшает условия развития корневой системы, снижает урожайность сельскохозяйственных культур, повышает эрозионные процессы почвы.

3. Малогабаритные тракторы, выпускаемые в настоящее время, не имеют единых требований его конструкции, некоторые не соответствуют требованиям ГОСТ 28523-90 и общему условию устойчивости.

На основании проведенного анализа литературных источников сформулированы следующие задачи исследований:

1, Обосновать размеры ведущего и ведомого колес малогабаритного трактора.

2. Определить тяговые показатели - опытного МГТ и селекционного МТ-14С на основном почвенном фоне - поле, подготовленное под посев, и воздействие их движителей на почву.

3. Экспериментально проверить теоретические предпосылки выбора размеров ведущих и ведомых колес малогабаритного трактора.

4. Определить экономическую целесообразность использования МГТ в подсобных и крестьянских хозяйствах.

Во второй главе «ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗМЕРОВ ВЕДУЩИХ И ВЕДОМЫХ КОЛЕС МАЛОГАБАРИТНОГО ТРАКТОРА ТЯГОВОГО КЛАССА 0,2» рассмотрена работа ведомого и ведущего колеса на деформируемой поверхности.

Пневматическое колесо, используемое на колёсных тракторах, связано с трансмиссией, рамой машины, органами управления направлением движения машины и с поверхностью почвы. Поэтому от размеров, свойства колеса, расположения протектора зависят такие эксплуатационные качества трактора, как тягово-с цепные, плавность хода, управляемость, устойчивость, уплотняющее воздействие на почву и экономичность машины. Передние управляемые колёса должны обеспечивать устойчивый поворот трактора с тяговой нагрузкой при наименьшем уплотняющем воздействии на почву.

Из выражения предложенного Гуськовым В.В. нормальной элементарной реакции почвы на ведомое эластичное колесо имеем:

dN=bT-P0ih(K_)hda, (1)

?о

где Ь - ширина колеи; г - радиус колеса;

К - коэффициент объемного смятия; h - глубина нагружения элементарной площадки; Ро - предельная несущая способность почвы.

После алгебраических преобразований получено выражение, которое устанавливает взаимосвязь диаметра колеса (Д) с удельным давлением [q] на почву

где G„ - нагрузка на колесо.

Величина осадка в этом выражении зависит от типа почвы и ее состояния.

Заменяя h=-i~ , a=—, окончательно получим: К Д

Тш±Щ ЫЧ л1

В третьей главе рассматривается «ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ». Программа экспериментальных исследований предусматривает проведение лабораторных и нолевых испытаний для решения следующих задач:

- установить влияние размеров ведомых колёс на пятно контакта;

- получить численные значения тяговых показателей МГТ и уплотняющего воздействия их на почву в зависимости от тягового усилия;

- проверить экспериментально плотность и твердость почвы при двойном проходе МГТ с теоретически обоснованными размерами ведущих и ведомых колес;

- дать заключение о рациональных размерах ведущих и ведомых колёс МГТ;

- провести экономическое обоснование целесообразности использования МГТ в крестьянских хозяйствах.

Объектом испытаний является изготовленный опытно-экспериментальны Й малогабаритный трактор. Для сравнения использовался селекционный малогабаритный МТ-14С.

Опытный малогабаритный трактор с колесной формулой 4x2 имеет ширину колен 1200 мм, дорожный просвет 350 мм, шины ведущих колес 8,3x20, ведомых 6,15x13, классической компоновки. Селекционный МГТ МТ-14С с передним ведущим мостом и управляемыми задними колесами не имеет механизма навески и используется со специальными сельскохозяйственными машинами.

Приборы и оборудование имеют свидетельство о поверке: № 728-01, выданное Курским центром метрологии и сертификации, № 13 о поверке динамометров Воронежским центром стандартизации и сертификации. Методика определения воздействия движителей на почву проводилась по ГОСТ 7057-81 и определялась глубиной и шириной оставляемого следа, изменением плотности и твердости почвы. Методика сравнительных тяговых испытаний МГТ осуществлялась по ГОСТ 7057-81 (2000). Основной задачей тяговых испытаний являлось выявление действительных тяговых показателей опытного МГТ и МТ 14-С, с ведущими и ведомыми колесами разного размера. Перед испытаниями МГТ прошли обкатку и были проведены контрольные тормозные испытания их двигателей по ГОСТ 18509-88.

Лабораторные испытания проводились на кафедре «Тракторы и автомобили» КГСХА, полевые испытания проводились в 1999-2002 гг. в учебно-опытном хозяйстве Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора Й.И. Иванова, расположенном в

Курском районе Курской области (учхоз «Знаменский»), СХПК «Дружба» Курской области.

Курский район Курской области входит в типичную лесостепную часть Центрально-Чернозёмной зоны. Пахотный слой имеет разрыхлённую структуру, при увлажнении быстро заплывает, при высыхании на поверхности образуется корка. Значительно более короткий период физической спелости, чем у чернозёмов, создаёт дополнительные организационные трудности при их обработке. Плохие водно-физические свойства серых лесных почв являются одной из основных причин значительной подверженности этих почв процессам эрозии. Оценка условий проведения испытаний проводилась в соответствии с требованиями ГОСТ20915-75.

Описание почвенного разреза опытного участка.

Горизонт А1 0...30 см - гумусовый горизонт тёмно-серый, зернистая структура отсутствует, плотное сложение, пахотный горизонт не обозначается, густо пронизан корнями растений. Горизонт А1А2 30...70 см - серый, с обычной кремнезернистой присыпкой, ореховатой структуры, сложение плотное. Встречается много корней. Горизонт В 70...100 см - буровато- коричневый, с затёками гумуса, хорошо выраженной кремнеземистой присыпкой, сложение плотное, структура мелкоорехо-ватая. Горизонт ВС 100...130 см - бурый, с кремнеземистой присыпкой, ореховатой структуры, переход к материнской породе постепенный. Горизонт С 130...160 см - лессовидный суглинок, хорошо выражена слоистость, буровато-палевый, не вскипает. Профиль по всей глубине разреза сухой.

Статистическое планирование эксперимента, применяемое в данной работе, позволило получить выражение взаимосвязи пятна контакта - Ё„ с нагрузкой - Он, давлением воздуха в шине - Р№и диаметром колеса - Д для шин средней серии, которое имеет вид:

Рп=149,75-42Сн-13,8Р„+28,(4)

Требуемая площадь пятна контакта - Гц,, по допускаемому удельному давлению на почву определяется по выражению

(5)

1000^

где ПЗДгСтН;

Яч>=М " допускаемое удельное давление на почву в соответствии с ГОСТ 26955-86.

Площадь пятна контакта шины на твердом основании:

К,

где К] • коэффициент, зависящий от размера шины по ГОСТ 26953-86. Подставляя значение ^ в исходное уравнение, определяется диаметр колеса для шин средней серии.

Зависимость между сцепными свойствами шины, нагрузкой и условной площадью контакта установлена в НАТИ и использована при выборе ведущих колес малогабаритного трактора.

На основании теоретических исследований и планирования эксперимента выполнены расчеты по обоснованию диаметра ведущего и ведомого колес МГТ тяжелого типа.

В четвертой главе рассматриваются «РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ». Для определения пятна контакта при лабораторных испытаниях ведомых колес были взяты три шины размером 5x10,6,15x13, 6x16. Давление воздуха в шине Р* и нагрузка Он изменялись ступенчато в допустимых пределах. Основная цель данных испытаний проверить линейность зависимостей отдельных факторов на пятно контакта и подтвердить справедливость полученного уравнения отклика.

Результаты лабораторных испытаний шин, представленные в виде таблиц и графиков, показывают, что изменение в допустимых пределах давления воздуха в шинах и нагрузки на колесо линейно влияет на пятно контакта. Следовательно, уравнение отклика (4) может быть использовано при практических расчетах.

Мощностные и экономические показатели двигателей УД-25 и РД-180, которые отражаются в их скоростных характеристиках, получены в результате испытаний на тормозном стенде. Наибольшая мощность дизеля РД-180 составляет 10 кВт, при 3000 мин и удельном расходом топлива 328 г/кВт*ч. Двигатель УД-25 имеет наибольшую мощность 9,7 кВт, при 3600 мин и удельном расходе топлива 443 г/кВт ч. Влияние размера шин и нагрузки на плотность и твердость почвы в слое 0...10, 10...20,20...30 см, при проходе ведомого колеса по результатам полевых испытаний, осуществлялось на основании дисперсионного анализа (таблица 1, 2). Испытания проводились на поле, подготовленном под посев.

Таблица 1

Плотность почвы в слое 0... 10 см при воздействии шин _^_трех типоразмеров при вц-ббО Н__

Вариант: размер шин в дюймах Плотность почвы, г/см , повторения X

1 2 3 4 5

5x10 1,25 1,30 1,23 1,20 1,27 1,25 0,034

6,15x13 1,15 1,18 1,14 1,13 1,10 1,14 0,033

6,0x16 1,10 1,08 1,13 1,08 1,12 1,10 0,02

Без возд. 1,00 1,05 0,95 0,98 1,03 1,00 0,035

Таблица 2

Плотность почвы в слое 0...10 см при воздействии шин ___трех типоразмеров при Сн= 1750 Н___

Вариант: размер шик в дюймах Плотность почвы, г/см"1, повторения X

1 2 3 4 5

5x10 1,35 1,40 1,38 1,41 1,34 1,38 0,027

6,15x13 1,18 1,20 1,22 1,20 1,19 1,20 0,013

6x16 1,15 1,18 1,14 1,17 1,15 1,16 0,023

Без возд. 1,00 1,05 0,95 0,98 1,03 1,00 0,035

Плотность почвы в слое 0...10 см при проходе ведомого колеса с шиной 5x10 при изменении нагрузки с 650 Н до 1750 Н повышается с 1,25 до 1,38 г/см3, т.е. на 10 %, и при максимальной нагрузке превышает допускаемые пределы.

При проходе ведомого колеса с шинами 6,15x13 и 6,0x16 плотность почвы в слое 0...10 см не превышает допускаемые значения и превышает плотность поля без прохода не более чем на 5,. ,7 %, а изменение нагрузки с 650 Н до 1750 Н вызывает повышение плотности почвы на 4.,.5 %, В слое 20...30 см проход ведомого колеса с шинами 6,15x13 и 6,0x16 уплотняет почву на 3...4 %, что по критерию Фишера считается несущественным, а с шиной 5x10 уплотнение почвы возрастает на 6 %.

Тяговые испытания опытного МГТ, в сравнении с селекционным МТ-14С, проводились на поле, подготовленном под посев. В процессе тяговых испытаний замерялись твердость и плотность почвы по

колее при каждом проходе малогабаритного трактора. Масса опытного трактора без дополнительных грузов 890 кг, селекционного МТ-14С с балластом на ведущем мосту 210 кг составляла 795 кг. Распределение веса составляет опытного МГТ - на ведущий мост 5700 Н, на ведомый -3200 Н, МТ-14С соответственно 5950 Н и 2000 Н.

Основные тяговые показатели испытываемых малогабаритных тракторов приведены в таблице 3.

Таблица 3

Основные тяговые показатели испытываемых _ малогабаритных тракторов_

Марка Шины Показатели при наибольшей тяговой

и масса ведомых Передача мощности

трактора и ведущих колес, дюймы IV кВт кН V, км/ч кг/ч Чч» г/кВт-ч % 11т

МТ- 4,0x10 3 1,35 1.8 2,7 2,25 1660 27 0,36

14С 5,5x16 4 2,33 2,0 4,2 2,5 1073 32 0,33

795

МТ- 4x10 3 1,77 2,0 3,2 2,5 1345 19 0,38

14С 8,4x15 4 3,26 2,4 4,9 2,2 963 21 0,37

835

Опытный 6,15x13 1 ЗД2 4.0 2,9 - - 26 0,33

МГТ 8,3x20 1 4,96 3,5 5,1 - - 16 0,47

890 3 437 2,5 6,3 - - 8 0,40

Сравнение тяговых характеристик показывает, что тяговое усилие опытного трактора при наибольшей тяговой мощности составляет 4000 Н на первой передаче и 3500 Н на второй передаче, диапазон тяговых усилий находится в пределах 2000...5250 Н.

Диапазон тяговых усилий опытного трактора находится в пределах, значительно превышающих показатели малогабаритного трактора МТ-14С, как с шинами 5,5x16, так и с шинами 8,4x15. Это объясняется резким повышение буксования малогабаритного трактора МТ-14С в диапазоне тяговых усилий 1000...2750 Н, в результате смещения центра тяжести а, следовательно, и уменьшения веса, приходящегося на передний ведущий мост, и повышением силы сопротивления качению.

Тяговые испытания показывают:

- наибольший тяговый КПД опытного малогабаритного трактора равен 0,47 при тяговом усилии 3500 Н, коэффициент буксования составляет 16,0 %;

- наибольший тяговый КПД селекционного малогабаритного трактора МТ-14С в серийной комплектации составляет 0,36 при Ркр= 1800 Н с коэффициентом буксования 23 %, применение шин размера 8,4x15 повышает тяговый КПД до 0,38, при буксовании 20 % и тяговом усилии 2000 Н;

- максимальное тяговое усилие опытного малогабаритного трактора составляет 5000...5400Нпри 100% буксовании;

- опытный малогабаритный трактор соответствует тяговому классу 0,2 тяжелого типа.

Плотность и твердость почвы при проходе малогабаритных тракторов (двойной проход) с тяговой нагрузкой 2000 Н представлена в таблицах 4,5.

Таблица 4

Плотность почвы при проходе малогабаритных тракторов

Показатели Плотность в слоях почвы, г/см*

0..10 10...20 20...30

Без возд. 1,05 1,10 1,45

Опытный МГТ 1,13 1,20 1,47

МТ-14С, шины 5,5x16 1,30 1,35 1,50

МТ-14С, шины 8,4x15 105 1,30 1,50

Таблица 5 Твердость почвы при проходе малогабаритных тракторов

Показатели Твердость в слоях почвы, мПа

0...10 10...20 20...30

Без возд. 0,35 1,0 1,05

Опытный МГТ 0,7 1,05 1,1

МТ-14С с шинами 5,5x16 0,93 1,15 1.17

МТ-14С с шинами 8,4x15 0,85 1,05 1,15

Существенная разница наблюдается в плотности почвы при проходе всех типов тракторов в горизонте 0...10 см. При тяговом усилии 2000 Н плотность почвы при проходе трактора МТ-14С составляет 1,3 г/см3, что превышает допустимые пределы. Уплотнение почвы этого трактора наблюдается и в горизонте 20. ..30 см и составляет

1,50...1,55 г/см3. Это объясняется малым диаметром колеса и повышенным удельным давлением. Малогабаритный трактор МТ-14С при тяговом усилии 2000 H в поверхностном слое по следу резко повышает как плотность, так и твердость почвы.

При проходе опытного малогабаритного трактора в слое 0... 10 см плотность почвы составляет 1,13 г/см , что не превышает допустимых значений, а в слое 20. ..30 см уплотнение не происходит.

Технико-экономические показатели эффективности внедрения MIT в агрегате с культиватором важно обосновать экономически. Это зависит не только от технических параметров машин, но и от характеристики участка, на котором будут выполняться работы, то есть от таких факторов, как длина гона, размер участка, рельеф, удельное сопротивление почвы. Определенное сочетание этих факторов позволит выбрать такой тракторный агрегат, который будет экономически выгоден. Принципиальное обоснование выбора агрегата состоит в следующем. С увеличением размера участка при соотношении длины и ширины гона 2:1 возрастает целесообразность использования более мощных скоростных широкозахватных агрегатов и, наоборот, с уменьшением длины участка и ее ограничения, что характерно для приусадебных хозяйств (установка забора, стык с соседним участком), использование малогабаритной техники становится технологически и экономически выгодным. Для сравнения выбраны 3 агрегата: МТЗ-80 с культиватором КОН-2,8; малогабаритный трактор с 3-х секционным культиватором и мотоблок с двумя культиваторными секциями, жестко закрепленными на раме.

Основными кинематическими параметрами агрегатов в зависимости от участка, при соотношении длины к ширине, равном двум, приняты:

- коэффициент использования площади поля (П);

- коэффициент рабочих ходов при работе челночным способом с петлевым поворотом (ф);

- ширина поворотной полосы (Е).

Технико-экономические показатели: производительность агрегатов и прямые эксплуатационные затраты. Изменение площади участка с 10000 м2 до 1000 коэффициент использования площади поля у агрегата с МТЗ-80 снижается с 0,85 до 0,48, с МГТ и МБ соответственно с 0,95 до 0,8; и 0,99 до 0,92. Аналогичные показатели коэффициента использования рабочих ходов. В результате снижается у агрегата с МТЗ-80 производительность и обрабатываемая площадь, увеличиваются холостые переезды.

Прямые эксплуатационные затраты в зависимости от площади F поля и длины (Ь) гона поля приведены в таблице б.

Таблица 6

Прямые эксплуатационные затраты_

Площ. Км2 Длина Ь, м Произвол. га/час Затраты руб/га

МТЗ-80 МГТ МБ МТЗ-80 МГТ МБ

1000 45 0,6 0,36 0.2 175,1 143,3 126,3

2000 64 0,73 0,42 0,22 145,8 128.4 116,5

4000 90 0.97 0,49 0,24 110,6 103,6 107,3

6000 ПО 1,09 0,51 0,25 98.8 93 103.4

8000 126 1,19 0,56 0,25 91.3 90,9 103,4

10000 142 1,25 0,59 0,26 84.2 87.6 99,7

20000 200 1,43 0,61 0,27 72.8 84,9 96,5

Анализ таблицы показывает, что на участках до 0,2 га целесообразно использование мотоблоков, 0,2...1,0 га малогабаритных тракторов и на участках свыше 1 га тракторов класса 0,9...1,4 с 4-х рядной системой возделывания картофеля и овощных культур.

ВЫВОДЫ

1. Основным источником уплотняющего воздействия на почву являются ходовые системы машин, в результате чего нарушается во дно-воз душный режим, и как следствие снижается урожайность до 50%.

2. Методика выбора размеров ведомого и ведущего колес малогабаритного трактора тягового класса 0,2 тяжелого типа основана на допустимом удельном давлении на почву по ГОСТ 26955-86 и обеспечении заданного диапазона тяговых усилий.

3. При массе опытного малогабаритного трактора 890 кг диапазон тяговых усилий находится в пределах 1500...5400 Н, что в 2 раза выше, чем у трактора МТ-14С.

4. Плотность почвы при проходе опытного трактора в поверхностном слое составляет 1,10...1,13 г/смэ, что не превышает допускаемые пределы. У трактора МТ-14С плотность почвы в том же горизонте составляет 1,3...1,35 г/см5, что выше допустимых пределов.

5. Плотность почвы в слое 20..,30 см при проходе малогабаритного трактора не изменяется по сравнению с участком без воздействия. При проходе трактора МТ-14С плотность почвы по сравнению с полем возрастает.

6. Твердость почвы при проходе опытного малогабаритного трактора

составляет 0,7 мПа в слое 0...10 см, 1,05 мПа в слое 10.„20 см, 1,1 мПа в слое 20...30 см, не превышает твердость участка без воздействия колес.

7. При работе опытного малогабаритного трактора в агрегате с культиватором плотность и твердость почвы по следу не отличается от культивированного поля.

8. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено, что малогабаритный трактор МТ-14С обшей массой 795 кг не обеспечивает диапазон тяговых усилий, уплотняет почву выше допустимых пределов и не соответствует тяговому классу 0,2 тяжелого типа. Опытный малогабаритный трактор общей массой 890 кг с обоснованным выбором ведомых и ведущих колес соответствует тяговому классу 0,2 тяжелого типа. Уплотнение почвы в поверхностном слое не превышает норму, а в слое 20...30 см уплотнение не происходит.

9. На основании экономического расчета сделано заключение: на участках до 0,2 га целесообразно использование мотоблоков; 0,2.. Л га - малогабаритных тракторов; свыше 1,0 - использование тракторов тягового класса 0,9... 1,4.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Использовать разработанный метод при выборе размеров движителей малогабаритных тракторов среднего и тяжелого типов по допускаемому удельному давлению на почву. Для обеспечения допустимой плотности и твердости по следу трактора в поверхностном слое и отсутствии уплотнения в слое 20...30 см на малогабаритный трактор класса 0,2 устанавливать ведущие колеса 8,3x20 и ведомые 6,15x13.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Крупчатников, А.И. Изменение физических свойств слабосмытых почв в зависимости от влажности, орудий и скорости обработки / А.И. Крупчатников, Р.А, Крупчатников // Актуальные вопросы современного земледелия в ЦЧЗ (материалы научно-практической конференции, г. Курск, 22-25 февраля 2000 г., ч,1). - Курск: Изд-во КГСХА, 2000. - С. 41-43.

1.

2.

2. Крупчатников, А.И. Установление оптимальных режимов работы фрезы в сравнении с плугом в зависимости от влажности почвы и скорости обработки i А.И. Крупчатников, P.A. Крупчатников // Актуальные вопросы современного земледелия в ЦЧЗ (материалы научно-практической конференции, г. Курск, 22-25 февраля 2000 г., ч. 1). - Курск: Изд-во КГСХА, 2000. - С. 43-47.

3. Крупчатников, P.A. Влияние давления воздуха и нормальной нагрузки на пятно контакта ведомого колеса / P.A. Крупчатников // Совершенствование средств механизации для производства сельскохозяйственной продукции (материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-практической работы за 1999 г., г. Курск, 22-25 февраля 2000 г., секция инженерного факультета). -Курск; Изд-во КГСХА, 2001. - С. 58-59.

4. Крупчатников, P.A. Влияние различных движителей сельскохозяйственной техники на уплотнение почвы / P.A. Крупчатников // Совершенствование средств механизации для производства сельскохозяйственной продукции (материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-практической работы за 1999 г., г. Курск, 22-25 февраля 2000 г., секция инженерного факультета). -Курск: Изд-во КГСХА, 2001. - С. 57-58.

5. Соколов, Л.П. Реализация концепции малогабаритного трактора / Л.П. Соколов, P.A. Крупчатников, В.В. Махов // Совершенствование средств механизации для производства сельскохозяйственной продукции (материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-практической работы за 1999 г., г. Курск, 22-25 февраля 2000 г., секция инженерного факультета), — Курск: Изд-во КГСХА, 2001.-С. 100-101.

6. Крупчатников, P.A. Агротехническая оценка малогабаритных тракторов по результатам тяговых испытаний I P.A. Крупчатников, А.М. Соколов, Л.П. Соколов // Вопросы современного земледелия в Центральном Черноземье (материалы научно-практической конференции, г. Курск, 4-7 марта 2002 г.). - Курск: Изд-во КГСХА, 2001 г.-С. 141-143.

Формат 60x84 1/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать на копировальном аппарате КГСХА, Усл. печ. л. !,0. Уч.-изд. л, 1,0. Тираж 100 экз.

11-87 8 6