автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование плуга с дисковыми рабочими органами для задернелых тяжелых почв

На гшГавах рукописи"-

003068462

ТКАЧ ТАТЬЯНА СЕРГЕЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПЛУГА С ДИСКОВЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ ДЛЯ ЗАДЕРНЕЛЫХ ТЯЖЕЛЫХ ПОЧВ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань - 2007

003068462

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева» на кафедре «Теоретическая и прикладная механика».

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Костенко Михаил Юрьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Макаров Валентин Алексеевич; кандидат технических наук Тришкин Иван Борисович

Ведущая организация - Рязанский научно-исследовательский проект-но-технологический институт АПК (НИПТИ АПК), п. Подвязье, Рязанская область.

Защита состоится «16» мая 2007 г. в 11 ч.ОО мин на заседании диссер-тациодного совета Д. 220. 057.02 при ФГОУ ВПО «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, д. 1,ФГОУ ВПО РГСХА, диссертационный совет Д.220. 057. 02

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева».

Автореферат разослан «3» апреля_2007 г.

Объявление о защите и автореферат размещены на сайте ФГОУ ВПО «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А.Костычева» www.rgsha.ru в разделе «Новости» 3 апреля 2007г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

М.Б. Угланов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вспашка с оборотом пласта продолжает оставаться преобладающим приемом основной обработки почвы, как в России, так и в Европе. Отвальная обработка является основой экологически безопасных технологий, позволяющих существенно сократить использование химических средств и минеральных удобрений, является радикальным средством в борьбе с сорняками, вредителями и болезнями культурных растений.

Применяемые в настоящее время орудия ПДН-6-26 при вспашке плотных задернелых почв не обеспечивают полного и качественного выполнения агротехнических требований, в частности таких показателей, как полный оборот пласта, заделка растительных остатков, степень крошения, гребни-стость поверхности, устойчивость хода по глубине и ширине захвата и т.д.

Следовательно, создание новых и усовершенствование существующих почвообрабатывающих орудий для вспашки с оборотом пласта вышеуказанных почв, лишенных указанных недостатков, является актуальной задачей для сельскохозяйственного производства.

Народнохозяйственное значение диссертации заключается в повышении эффективности технологического процесса вспашки задернелых, тяжелых суглинистых почв плугами, оснащенными дисковыми рабочими органами.

Объект и предмет исследования - процесс воздействия с почвой плоского дискового ножа в результате основной обработки почвы дисковыми плугами, задернелых суглинистых почв.

Цель работы. Повышение качества вспашки путем модернизации дискового плуга в результате установки жестко закрепленного на раме плуга дискового плоского ножа перед каждым сферическим рабочим органом.

Методы исследования. При проведении теоретических исследований использовались методы теоретической механики, теории машин и механизмов, аналитической геометрии, сопротивления материалов. При проведении экспериментальных исследований использовались методы математической статистики, планирования эксперимента и государственных стандартов.

Научная новизна. Результат исследования заключается в том, что разработана технология основной вспашки дисковыми плугами, задернелых суглинистых почв, с прорезанием дернины и растительных остатков дисковыми ножами, установленными перед каждым дисковым рабочим органом, обеспечивающим полную заделку растительных и пожнивных остатков, стабилизацию хода плуга по ширине и глубине захвата плуга.

Ценность для науки представляют теоретические зависимости для определения соотношения основных параметров дискового рабочего органа с плоским дисковым ножом.

Практическую ценность имеет конструктивно-технологическая схема плуга и ее конкретные параметры, и режимы работы с трактором Т-150К.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Реализация результатов исследований позволила провести модернизацию серийного плуга ПДН-6-26.Плуг ПДН-5-25 обеспечивает вспашку за-дернелых, тяжелых суглинистых почв с полным оборотом пласта, с полной заделкой растительных остатков, не имеет бокового смещения и обеспечивает, устойчивую работу плуга по глубине и ширине захвата. Уменьшается тяговое сопротивления на 1,7% по сравнению с плугом ПДН-6-26. При вспашке модернизированным плугом исключается предварительная операция дискования почвы по сравнению с традиционной технологией, что позволяет снизить энергоемкость технологического процесса и прямые эксплуатационные затраты на 14,2% и 15,8% соответственно.

Модернизированный плуг выпускается ОАО «Комбайновый завод» г. Рязань.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научной конференции РГСХА 2003 г. В 2005-2006 годах результаты работы экспонировались на Российской агропромышленной выставке «Золотое поле» в Рязанской области. С 2005 года ОАО «Комбайновый завод» выпускает и реализует плуги ПДН-5-25.

Защищаемые положения:

- технологический процесс основной обработки задернелых, тяжелых суглинистых почв;

- конструктивно-технологическая схема модернизированного дискового плуга для основной вспашки почвы;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию силовых и конструктивных параметров модернизированного плуга;

- агротехнические и технико-экономические показатели работы дискового плуга для вспашки задернелых, тяжелых суглинистых почв.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 6 опубликованных работах и одном патенте на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и предложений, списка литературы и приложений. Материал изложен на 185 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 72 рисунков. Список использованной литературы состоит из 98 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении показана актуальность темы, ее практическая значимость, сформулирована цель исследований, определены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Анализ способов и средств основной обработки почвы. Для повышения эффективности работы почвообрабатывающих агрегатов требуется обеспечить дальнейший рост их производительности, снижение тягового сопротивления и улучшение качества подготовки почвы.

Разработка технологических основ, создание и внедрение нового поколения машин и рабочих'органов для обработки почвы - важная народнохозяйственная проблема.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом наметился переход к новым поколениям почвообрабатывающих машин, имеющих универсальные рабочие органы для использования в различных почвенных условиях, обеспечивающих качественное выполнение технологических процессов в широких диапазонах физико-механических свойств, почв и режимов работы агрегатов.

Анализ развития тенденций обработки почвы в нашей стране и за рубежом свидетельствует о том, что в настоящее время одной из важнейших операций при возделывании сельскохозяйственных культур остается отвальная вспашка.

Одной из проблем при возделывании сельскохозяйственных культур является вспашка тяжелых суглинистых почв с большим количеством сорной растительности на полях, выпавших из севооборота, и полях с большим количеством соломы после уборки зерновых культур. Для вспашки выше указанного типа почв, как правило, применяются дисковые плуги.

Существующие дисковые плуги, выполняющие отвальную вспашку на задернелых, тяжелых суглинистых почвах, не полностью заделывают растительные остатки, не происходит полного оборота пласта, а также возникает, нестабильность хода по глубине и ширине захвата. При высоких скоростях работы агрегата плуги часто забиваются.

Существенный вклад в изучение процесса обработки почвы внесли Бурченко П.Н., Мотяшин Ю.И., Максимов И.И., Кормщиков А.Д., Абдрахманов Р.К., Курбанов Р.Ф. и другие.

При вспашке оборотными плугами процесс оборота пласта осуществляется традиционным способом, описанным многими учеными: В.П. Горячкиным, В.А. Желиговским, A.B. Гячевым, П.Д. Тураевым, В.Г. Кирюхиным, C.B. Тростянским и др.

К вспашке с оборотом пласта относится также обработка почвы дисковыми плугами. Описание кинематики процесса, его энергоемкости и влияния конструктивных параметров на качество обработки почвы получило отражение в работах П.С. Нартова, Г.Е. Листопада, B.C. Василина, В.И. Вершинина, И.М. Панова, П.И. Макарова, В.В. Шарова и др.

Таким образом, на основе анализа состояния вопроса и в соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследований и разработок:

1. Обосновать технологический процесс отвальной вспашки задернелых, тяжелых суглинистых почв, (засоренных растительными остатками и соломой) и разработать конструктивно-технологическую схему дискового плуга.

2. Получить аналитические зависимости силовых характеристик дискового плуга в зависимости от геометрических параметров установки рабочих органов и навески трактора.

3.Вывести систему уравнений статики пространственной схемы плуга и провести анализ его силовой загруженности.

4. Провести экспериментальные исследования дискового плуга, определить агротехнические, энергетические показатели, основные параметры и оптимальные режимы его работы.

5. Произвести производственную проверку работы дискового плуга и определить экономическую эффективность его использования.

Глава 2. Теоретические исследования силовой нагруженности плуга ПДН-5-25. На рисунке 2.1 изображен дисковый плуг (вид сбоку).

1- рама; 2- дисковый рабочий орган; 3- плоский дисковый нож; 4- переднее полевое колесо; 5-навеска

Рисунок 1- Схема дискового плуга ПДН-5-25

Дисковый плуг включает жесткую раму 1, на которой крепятся сферические диски 2, стабилизирующие плоские диски 3, опорное колесо с механизмом регулирования глубины 4, навеска 5 для присоединения орудия к трактору.

Стабилизирующие плоские диски установлены перед сферическими дисками на расстоянии, обеспечивающем совмещение следов кромок плоского и сферического дисков в направлении движения плуга на поверхности почвы.

Плуг работает следующим образом. При установке в рабочее положение и движении плуга почвенный пласт вместе с растительными остатками и соломой разрезается плоским ножом, образуя щель, по которой идет дисковый корпус. Тем самым плоский нож способствует улучшению заглубляемо-сти плуга, обеспечивает прорезание растительных остатков и частично удерживает плуг от сдвига в боковом направлении вследствие действующих на сферические рабочие органы боковых усилий.

Дисковый корпус дорезает пласт до нужной глубины и, перемещая его по своей поверхности, сбрасывает в борозду.

Переднее полевое колесо служит для ограничения чрезмерного заглубления шуга.

Заднее колесо, установленное под углом 20°, врезается в почву дисковым ножом и совместно с плоскими ножами и полевым колесом удерживает плуг от «бочения». Заднее колесо установлено на плуг подпружиненным с целью изменения давления на почву. Сжимая пружину, давление на почву увеличивается, ослабляя - уменьшается.

Постановка на плу1; ПДН-5-25 дополнительных рабочих органов -дисковых ножей - изменяет его силовую нагруженность. В этой связи проведены теоретические исследования по определению величин сил, действующих в деталях навески, реакций опор и поперечного реактивного момента.

В разделе 2.1 из рассмотрения геометрии навески (рисунок 2) определены значения углов наклона тяг навески к осям координат, необходимых для расчета величин сил, действующих в тягах навески и реакций, действующих на опорные колеса плуга. Ы, Ы - длины нижних тяг АВ1 и АВ2, ¿1 = Ь2; 12 — высота стойки ВС треугольника навески В1СВ2; /4 - расстояние между точками крепления А и Б тяг к трактору; фА - угол между линией АБ крепления тяг навески к трактору и осью г, рад; \Ъ - длина базового вектора, мм; /5 - расстояние ВЕ отточки В вертикали ВС до точки Е крепления рамы плуга; = аЪ - расстояние от рамы до оси вращения сферического диска, м; /?* - расстояние от рамы плуга до нижней точки сферического диска, м.

Рисунок 2 - Схема навески трактора Т-150

Углы а , р , у , которые тяги навески составляют с осями пространственной системы координат х, у , z, определяются из формул:

для нижней тяги 1 а\ = arcsin ф - (julf ■ cos2 ф\ , р\ = arcsint/zl) ,

у\ = л/1-Си\)г - sin2 ф\ , рад, где //1 =/1/11; для нижней тяги 2

О)

сс2 = а\ ; fi2 = fi\ y2 = y\ ; для верхней (центральной) тяги

аЗ = arctg

л]с2В32 + {12 + /1 • sin ф\-14- sin ф4)2 DB3

¡33 = arctg

■JdB32 + (12 + /1 • sin ф\ -14 ■ sin ф4)2

уЗ = arctg

С2ВЗ -J(DB3)2 + (C2B3)7

(3)

12 + /1-sin (#1-/4-sin ф4 где С2ВЗ = const; DB3 = const. Длина верхней тяги подсчитывается по формуле:

L3 = V/32 +(С2ВЗ)2 = V('2 + /1 • sin ф\-14 ■ sin ф4)2 + (DB3)2 + (С2ВЗ)2 а длина ее проекции на продольно-вертикальную плоскость равна

13 = V(CC2)2 + (DB3)2 = + /1 • sin (¿1 -14 ■ sin<М)2 + DB32 .

В разделе 2.2 определены формулы связи положения навески с глубиной хода дисковых рабочих органов и углом наклона рамы плуга.

Положение навески задается углом ф\ наклона проекции /1 нижней тяги на продольно-вертикальную плоскость с осью х.

(4)

(5)

1 - нижняя тяга; 2 - подвеска плуга; 3 - центральная тяга; 4 - крепление навески к трактору; 5 - рама плуга

Рисунок 3 - Схема механизма (трактор-плуг) для определения углов положения тяг

Из рассмотрения замкнутых контуров схемы плуга в продольно-вертикальной плоскости (рисунок 3) получены значения углов ф2 и фЗ , а

также угла наклона рамы плуга в как функции угла ф\ ( 12 = 12 / /1; ¿3 = /3//1; Л4 = /4//1):

i 2 = arc/g

sin( ^1)- А 4 -sin( ф 4) cos( ^1) - Л4 ■ cos( ^4)

arceos

+ Я22 + Д42 - 2Л4 -cos( ^4 - ^1) - ЛЗ2 ^ 2Я2-^1 + Л42 - 2Л.4 • cos( ф4- $1)

(6)

5^3 = arcíg

sin( ^1) - А 4 • sin( ф4) k cos( (¿1) - Я 4 • cos( ф4)

+ arceos

/1 + Д32 + Я42 -2Я4 • cos(ф4 -ф\)-Л22^ 2ЛЗф + Я42 - 2Л4 ■ cos( ф4 - ф\)

(7)

в = агсБш I —(8), где уЮ, уК5 - расстояние от точки В до 1-го I /15 )

и 5-го корпусов; /15 - расстояние между 1-ым и 5-ым корпусами. Зависимость глубины, а хода 1-го и 5-го сферических дисков от угла наклона нижней тяги ф\, приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Зависимость глубины хода 1-го и 5-го сферических дисков от угла наклона нижней тяги ф\

'"-0,3 -0.25 -02 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 -Пая

В разделе 2.3 рассчитаны силовые характеристики сферических рабочих органов.

Сферические рабочие органы имели диаметр 660 мм и радиус кривизны вогнутой поверхности 1200 мм.

По результатам экспериментов [29] были установлены зависимости тягового сопротивления сферического рабочего органа от углов его установки при глубине пахоты, а = D/4 для тяжелых суглинистых почв. Методом интерполяции определено удельное сопротивление дисков для углов атаки а = 35, 40, 45, 50, 55 град. (0.61, 0.68, 0.76, 0.85, 0.9 рад), и при угле наклона диска к вертикали р = 20°.

Продольные, поперечные и вертикальные удельные сопротивления дх\, ду\, дг\, приходящиеся на единицу поперечного сечения пласта, определенные по графикам (рисунок 29, 30, 31) [39] , составили:

qx 1 =

'2,726 -104" '2,322 • 104 '595,958 \

2,81 -104 2,099 ■ ю4 -1,401 ■ 103

2,986 -104 qy\ = 1,872 ю4 <721 = -3,256 103

3,284 -104 1,616 ю4 - 4,799 •103

3,494 -104 ч > 1,457 ч 104J - 5,352 103J

Н/м2

Расчет сил Ох, Оу и Ог, действующих на сферический рабочий орган, проведен по соотношениям Ох = цх\- Б , Оу - ЧУ^"$> Ог - Б [29], где площадь поперечного сечения пласта 5 определяется по формуле

S = r*

arceos

1 —

V

г-cos(/?)

1—

•COS(yв))

1—

-Т

г- cos(fi) )

х соб( р) ■ Бт(огу). (9)

Горизонтальные и вертикальные составляющие сил, действующих на дисковый нож, рассчитываются по формуле:

Кх =/[а < 0.07,0,Ьх-(а-0.07)], Лг = /[д< 0.07,0,кт • (а -0.07)] , (10)

Таблица 1 - Значение усилий (Ох, Оу , 02)и удельного сопротивления при различных углах установки сферического диска

а 0,61(35) 0,68(40) 0,76(45) 0,85(50) 0,9(55)

Q* 1,595-103 1.804-103 2,101-103 2,519-10J 2,795-10J

Qy 1,359 103 1,348-103 1,317-103 1,24-103 1,116-10J

Q? 34,866 -89,987 -229,107 -368,232 -428,112

qx 1 2,726-104 2,81-104 2,986-104 3,284-104 3,494-10"

qy\ 2,322-104 2,099-104 1,872-104 1,616-104 1,457-104

qzl 595,958 -1,401-103 -3,256-103 -4,799-10J -5,352-103

Глубина обработки связана с углом наклона нижней тяги зависимостью а = И-Иа-11-ып(ф1)-ВЕ , (11)

где Ьа - расстояние от точки А крепления нижней тяги до поверхности поля, м.

В разделе 2.3 выполнен анализ модернизированного плуга ПДН-5-25 и его базовой модели, не содержащей дисковых ножей.

На рисунках 5, 6 приведена схема плуга ПДН-5-25, на которой показаны силы и моменты сил. На сферический рабочий орган действуют тяговое

сопротивление ()х , выглубляющее усилие Qz и поперечная сила Оу; на дисковый нож Иг, Кх - вертикальные и горизонтальные силы; усилия в тягах обозначены как 71 , 72, 73 . Наличие или отсутствие дисковых ножей учитывалось коэффициентом кк : при кК = 1 ножи имеются, при кд = 0 - отсутствуют.

1 — рама; 2 — сферический диск; 3 - заднее колесо; 4 - переднее колесо; 5 — плоский нож; 6 - центральная тяга; 7 — верхняя тяга; 8 - нижняя тяга Рисунок 5 - Схема плуга с навеской в продольно-вертикальной плоскости

1 — рама; 2 - сферический диск; 3 - плоский нож; 4 - заднее опорное колесо; 5 - полевое колесо; 6 — верхняя тяга; 7 - центральная тяга; 8 - нижняя тяга Рисунок 6 - Схема плуга с навеской в горизонтальной плоскости

При отсутствии ножей их функцию выполняют сферические рабочие органы, отделяя обрабатываемый пласт от соседнего, в связи с чем нагрузка на них увеличивается, что учитывается коэффициентом связности почвы кс: значения кс = 1 отвечают легким почвам, кс = 1,1 - задернелым связным почвам [ 6 ].

Система уравнения равновесия плуга имеет вид: Т\(ф\) ■ cos(al(fH))+ Т2(ф\) ■ со%(а2{ф\))~ Ж(ф1) ■ /1 - N2(ф!) ■ /2 = В1(ф1)

Т\(ф\) • cos(/?l)- Т2 ■ cos(/?2)+ = В2(ф1)

Т\(ф1) ■ cos(rl(fH)) + Т2(ф1) ■ cos(r2(^l))+ Nltfl) + N2(01) = В3(ф1)

Т1(ф\) ■ cos {у1(ф1))- ВВ1 - Т2(ф\) ■ cos (у2(ф1))-ВВ2 --Н\(фХ)-СК\-Я2(ф1)-СК2 +Мх = ВА(ф1)

- Ш(ф\) ■ (ЬК1 + /1-а\- <Я)- N2(01) ■ (ЬК2 + /2 • а4 - 52) = В5(ф\)

- Т\- cos {а\(ф!))-ВВ 1 + Т2(ф1) ■ cos (сс2(ф1))-ВВ2 +

+ N\Wl)-fl-CK\ + N2W\)-f2-CK2 + N3Wl)-bK2 = B6Wl) ' (12)

где через В(ф1) обозначены правые части системы:

В1(ф1) = КС ■ 5 ■ £>х(ф1) + Кй- 5 • Лх(ф1) - ТЗ ■ cos(or3(^l))

В2(ф1) = КС- 5 • 0у(ф1) + ТЗ ■ cos(/?3(^l))

В3(ф1) = КС- 5 • Qztf 1) - KR ■ 5 ■ Яг(ф1) + ТЗ ■ соь{уЗ(ф\))

5 5

£4(^1) = КС- 5 • ()у(ф 1) • И3(ф1) + КС^ О.АФ 0 -di-KR-^ Щф1) ■ Ci +

1=1 ¡=1

+ G ■ eg - ТЗ ■ cos(x3(i51)) С15+ГЗ-cos{^3(^l)) • СВ

5 5

В5(ф1) = КС- 5- Ох(ф1) ■ И3(ф1) - KCY Qz№) -bi + Kg-Y, Щф1) • bni +

/=i i=i

+ KR-5-a2- Ях(ф\)-G-bg+T3-cos(a3(0\))-CB

5 5

В6(ф1) = KCY, Ох(ф1) • di + KCY, Оу(ф1) • bi +Кя-5-а2- Ех(ф\) -

Ы1 1=1

-ТЗ- cos (а 3(ф\))-С (13)

Расчет численных значений искомых сил выполнен для усилия в верхней тяге ТЗ = 9600 Н и коэффициента кс= 1,1 в программе MathCAD матричным методом по формулам Крамера Г. [ 36]. Например, формула Крамера для определения усилия в нижней тяге 1 — 71 имеет вид:

"«""firr •

А(ф 1)

где А{<р\) и А\(ф\) - матрица, составленная из коэффициентов левых частей системы уравнений (12) и матрица, у которой столбец коэффициентов при неизвестной заменен столбцом, составленным из коэффициентов В{ф\) правых частей уравнений.

Аналогично были записаны формулы и для определения остальных искомых величин.

Результаты расчетов обработаны и представлены на 1*рафиках 6-10.

На рисунке 7 показаны зависимости усилий Т\{ср\) и Т\п{<р\) в нижней тяге 1 соответственно для плуга без дисковых ножей и с ножами при изменении угла наклона тяги к оси х в пределах - 0,1 <ф\< 0,12 радиан (-5,7° < <6,9°).

Т1«1) Т1*»»'

HJ.ii?;

1.9-10*

иш4 ив* 1Л-10?

1.5-10 1.4-Ю4 13-10*

Ью4 1,1 л®4 1-104

1

/

2

..........1 —

Т т ^ . К ;

I- ;

Рисунок 7 -Зависимость Т\(ф\) иГ1л(^1)

-0,1 -0.08 -0 06 -0.04 -0.02

0.02 0.04 0.0« 0.05 0.1 0.12 РЗД

Из рисунка видно, что при постановке ножей приращение усилия в нижней тяге 1 может уменьшиться до 600 Н 60 кГ) при угле ф\ = 0,016 рад. Таким образом, постановка ножей не приводит к увеличению усилий в тяге. Аналогично проведен анализ остальных искомых величин и сделаны выводы об их изменении при постановке дисковых ножей.

Н

1.710

1.5-10

1.4-10 1.3-Ш4

- 1.1-10*

0

I -0.06 -0.04 "0.02

0.02 0.04 0.06 0 08

Рисунок 8 - Зависимости реакции на переднем колесе АЧ((П) и Шп{ф\)

1,рад

На рисунке 8 приведены зависимости реакций на переднем колесе N1(^1) и К\п(ф\) от угла наклона нижней тяги, из которого следует, что при положительной реакции на опорном колесе она больше у плуга с уста-

новленными ножами. По данному графику можно выбрать угол наклона нижних тяг, обеспечивающий достаточную реакцию на колесе с целью обеспечения устойчивого хода плуга. В частности, при значении ф\ = 0 у плугов без ножей и с ножами реакция составляет —1150 и -1300 Ньютон соответственно.

В разделе 2.4 произведен расчет тягового усилия плуга ПДН-5-25 и затрачиваемой мощности. Тяговое усилие подсчитывалось, как сумма сил сопротивлений, действующих на плуги и

Т(ф1) = 50х(ф\) + т(ф\) ■ /1 + И2{ф\) ■ /2 + N3(^1) ■ /3

Тп{ф\) = 5£М01) + т{ф\) • /1 + ЛГ2(<гЯ) • /2 + 5Ех{ф\) + ИЪ(ф\) • /3 ЬТ(ф\) = Тп(ф\) - Т{ф\) (14)

На рисунке 9 приведен график абсолютного значения разности между тяговыми усилиями, подсчитанной по формуле (14). н

*АЛ . • ■ ■

Рисунок 9 - График абсолютной разницы тяговых сопротивлений в зависимости от ф\

-0.06 -0.М -0.02

о.12 рад

Анализ графиков показывает, что тяговое сопротивление в двух сравниваемых моделях в диапазоне угла 0,08 < ф\ <0,12 имеет примерно одинаковое значение. Затем при угле -0,1 < ф\ <0,08 тяговое сопротивление модернизированного плуга увеличивается по сравнению с плугом без ножей, доходя до значения ~ 500 Н.

При горизонтальном положении нижней тяги, т.е. при ф\» 0 разница тягового сопротивления составляет 273,33 Н или 27,3 кг.

На рисунке 10 приведен график процента увеличения тягового сопротивления плуга с дисковыми ножами в сравнении с плугом без ножей. %

Рисунок 10 -Процент увеличения тягового сопротивления от угла ф\

-0.05 "0.06 -0:04

рад

Рассчитанный по формуле:

Д Т(ф\)% =

Тп(ф\)-Т(ф\) Т{ф\)

•100

(15)

Приведем некоторые значения увеличения тягового усилия в процентах: при (¿1=0 Д7% = 1,68; при ф\ = 0,12 АТ% = 0; при ф\ = - 0,1 ДГ% = 2,22.

Мощность, затрачиваемая на вспашку, подсчитана при рабочей скорости, VI = 2,4 м/сек, и максимальной VI = 3,5 м/сек для модернизированного плуга ПДН-5-25 и плуга без ножей.

Р\п(ф\) = 7и(^1) • VI ■ 10~3 кВт, Р2п(ф1) = Тп(ф1)^2-10'3 кВт, Р1(ф1) = Т(ф1)-У1-10'3 кВт, /,2(^1) = Г(^1)-Г2-10"3 кВт.

Н

(16)

Рисунок 11-График зависимости мощности Р\(ф1) при VI = 2,7 м/сек, Р2(ф1) при VI = 3,5 м/сек для плуга без ножей; рад Р\п(ф\), Р2п(фХ) - с ножами

Анализ показывает, что при горизонтальном положении нижней тяги и возрастании скорости от 2,4 до 3,5 м/сек., мощность увеличивается на 9 кВт.

В пределах - 0,1 <ф\< 0,12 рад происходит снижение затрат мощности за счет уменьшения глубины вспашки, и соответственно тягового усилия.

Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований.

Изложена программа экспериментальных исследований, содержащая общие и частные методики.

Для проведения исследований с целью определения оптимальных конструктивных и технологических параметров модернизированного дискового плуга была изготовлена экспериментальная лабораторная установка (рисунок 12), которая монтировалась на почвенном канале кафедры «Сельскохозяйственные машины» РГСХА.

3 1 — тележка; 2 — неподвижная рама;

1 3 - подвиж-

ная рама плуга со сферическими дисками

Рисунок 12 -Общий вид лабораторной установки

Установка «Плуг» включает в себя условно неподвижную раму 2, которая крепится к тележке, а также подпружиненную подвижную раму 3, на которую крепятся рабочие органы 1 дискового плуга (рисунок 13).

Подвижная рама соединена с условно неподвижной через десять про-тарированных пружин, расположенных в стаканах 2, что позволяет замерять вес установки, заглубляющие и боковые усилия, действующие на рабочие органы плуга.

Для регистрации усилий имеются измерительные и регистрирующее устройства. Плоский нож установлен впереди сферического рабочего органа таким образом, что след от ножа совпадает со следом сферического рабочего органа. Глубина установки ножа 15 см, сферического рабочего органа 22 см. В процессе исследований изменялись плотность от 0,7 до 2,5 МПа и влажность от 12,3 до 27%, почво-грунта в канале.

Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТами и общепринятыми методиками испытаний.

Основными задачами полевых исследований являлись: оценка работоспособности модернизированного дискового плуга, исследование работы

1 - рабочие органы;

2 - стаканы с пружиной Рисунок 13 — Крепление рабочих органов

дисковых ножей, определение оптимальных конструктивных параметров дисковых ножей и их расстановку на раме плуга.

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований. Приводятся результаты проведенных исследований в соответствии с разработанной методикой и дан их анализ.

Лабораторные исследования проводились на почвенном канале при влажности почвы в пахотном слое 12,3-27%, твердости 0,7-2,5 МПа,

По результатам опытов определялись составляющие главного вектора и главного момента сил сопротивления при различных угла а и /? (а — угол атаки; /? -угол между плоскостью диска и вертикалью).

Результаты экспериментов обрабатывались на ЭВМ с помощью программы ЗТАТВТВСА. Угол установки сферического диска при проведении экспериментальных исследований принимали в следующих пределах: -угол атаки а- 36°...54°; - вертикальный угол /?- 16°...24™.

Оптимальными значениями являются минимальные значения сил ( Ях > О?, % Ог )- действующих на сферический диск, так как изменение Ох приводит к уменьшению тягового сопротивления, Ох - выглубляющее (заглубляющее) усилие, влияет на равномерность глубины вспашки, £>у — боковые усилия, которые влияют на равномерность вспашки по ширине захвата.

Зависимость тягового сопротивления Ох от углов установки сферического рабочего органа на раме плуга — угла атаки я и вертикального угла/? представлена в виде математической модели, графическая интерпретациия которой показана на рисунке 14.

ГС

L-

СЗ

I

20

23 22 21 20 19

18 -» 1 » ' ' s ■» ™ ......... — 2600

^^^^^ _ 2400

17 НН / Г ( / ///ШШШ^^^^Л d] 2200 № if// / КЗ 2000

16 инзцл I ш 18оо

36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 щ 1еоо

зга>фа. град.

Рисунок 14 —Графическая зависимость тягового сопротивления

от угла атаки а и вертикального угла установки диска р

Закономерность изменения Qx описывается следующим уравнением регрессии:

f = - 579,871 +24,77865 - л:,+ 26,85035

- 1,09062 ■ X) х2 - 0,028906 -х,1 + <Щзт9-х2*

Зависимость выглубляюшего (заглубляющего) усилия от углов установки сферического рабочего органа представлена в виде математической модели (рисунок 15).

23 Рисунок 15 -

Графическая1 зависимость

21 (/ ! заглубляю-

■¿0 / - ' ь/ щего усилия

__е*

19 / от угла атаки

а и вертикального угла установки

15 ™ )40 диска //

36 36 40 42 44 46 48 50 52 54 |

апьфв. град.

Уравнение регрессии имеет вид:

3= -2,17906 + 30,19628 х, - 63,4522— 0,280286 ■ X/-л? -0,303495 -х,г + 1,950808 ^^

н

220

200

160

02 160

щ 140

Ш 520

График бокового усилия Оу представлен на рисунке 16. Уравнение регрессии имеет вид:

у = 820,3409 + 5,381251 -х, - 87,5093 • лтг --0,35-XI хг +0,042708 2 + 2,503704-^ г

Рисунок 16 -Графическая зависимость

ШН11н1/ ! ' ''■ ! ш бокового уси-

лия Оу ст угла атаки а и вертикального уг-^ ла установки

н 50 л иска /?

ег: «э

....................... Г]48

36 38 40 42 44 45 48 50 52 54 до 4а

эльфз, град

Анализ графических зависимостей (рисунки 14, 15, 16) показывает, что рациональные значения угла атаки а рабочего органа и вертикального угла /5 составляют:

- ДЛЯ усилия Ох

а = 39,5°...43,0°; р ^"19°...22°;

- для усилия Ог

а = 40,2°...48,6°; у5 = 21,7°...17,2°;

- для усилия Qy

а = 42,5°...45,5°; /7 = 20°...23°.

Статистическая обработка результатов испытаний показала, что с увеличением угла атаки а усилие Ог значительно возрастает и при р = 20° наблюдается наибольший рост. При проведении полевых испытаний было установлено, что возрастание тягового сопротивления Ох происходит в связи со сгруживанием почвы перед диском. В окрестностях угла /? = 17. ..23° равнодействующая горизонтальных сил сопротивления Ох и ()у при а = 45° постоянна, а при а > 45° - резко возрастает.

Полевые испытания проводились в соответствии с требованиями ОСТ 10.8.5-87 «Испытания сельскохозяйственной техники». Поля, где проводились полевые испытания, имели тяжелую суглинистую почву с большим количеством растительных остатков и толщиной дернины 13... 15 см. Это дало возможность более полно оценить показатели заделки и забивания. Испытания показали, что коэффициент заделки растительных остатков и дернины у модернизированного плуга составил 0,98, в то время как у серийного плуга наблюдается забивание и впоследствии остановку агрегата.

При проведении полевых испытаний было установлено, что модернизированный плуг не забивается растительными остатками, хотя базовый плуга ПДН-6-26 приходилось периодически очищать от растительных остатков, что приводило к потере рабочего времени и снижению производительности. Испытания проводились при угле установки сферического диска а = 45° и Р = 20°, угол между вертикалью и плоскостью вращения ножа 2...5°. Средняя рабочая скорость составила 2,4...3,5м/с.

Испытания подтвердили, что в результате установки плоского ножа впереди сферического рабочего органа обеспечивается прорезание верхнего слоя почвы, скрепленного растительными и пожнивными остатками, и устраняется явление бокового смещения плуга. Облегчается заглубляемость сферических дисков, отклонение средней глубины пахоты от заданной составила ± 1 см. Гребнистость вспашки составила 7,2%, оборот пласта происходит полностью, коэффициент глыбистости - 0,875, среднее значение выравненное™ дна борозды составило 6 см, что удовлетворяет агротехническим требованиям.

Глава 5. Технология обработки почвы дисковым плугом. Для обеспечения высокопроизводительной работы агрегата в составе трактора Т-150К и плуга ПДН-5-25 следует разбить поле на загоны в соответствии с условиями работы, размерами и конфигурацией поля, учитывая противоэрозионные условия.

Проверку технического состояния плуга следует проводить на регулировочной площадке с нанесенной на ней разметкой.

Агрегатирование трактора Т-150К с плугом ПДН-5-25 происходит со смещением навески трактора на 150 мм влево, при этом правое колесо трактора идет по дну борозды.

Для уменьшения тягового сопротивления плуга и улучшения перерезания растительных остатков производится настройка отрезающих ножей, до совмещения (совпадения) следа ножа и сферического диска.

Расстояние между ножом и диском должно соответствовать условию незабиваемости растительными остаткам^ - 60мм.

Для создания усилий, предотвращающих боковое смещение плуга, дисковые ножи устанавливаются под углом 2-5 град к вертикальной оси. Оценка качества пахоты следует производить по следующим показателям: отклонение глубины вспашки, полнота заделки растительных остатков, греб-нистость поверхности, глыбистость, слитность пахоты, а также отсутствие огрехов.

Комплексная оценка качества вспашки производится по балльной системе, которая учитывает значимость факторов и позволяет наиболее объективно оценить труд механизатора и настройку плуга.

Глава 6. Технико-экономическая эффективность модернизированного плуга ПДН-5-25. Приведенные производственные испытания и их анализ, а также расчет технико-экономических оценок работы плуга показали, что за час чистой работы производительность экспериментального плуга при агрегатировании с трактором Т-150К составляла 1,23 га. За час сменного времени она равнялась 0,99 га, тогда как агрегат Т-150К+ПДН-6-26 имел производительность 0,86.

Пахотный агрегат с дисковым плугом производил вспашку на 3-4 передаче трактора Т-150К. При глубине 22 см средняя скорость пахоты была равна 2,4...3,46 м/с., тогда как тот же трактор в агрегате с плугом ПДН-6-26 при одинаковой площади поперечного сечения обрабатываемого пласта мог работать со средней скоростью 1,88 м/с.

Испытания показали, что затраты энергии на единицу объема обработанной почвы у экспериментального плуга, определенного по расходу топлива 10,3 кг/га, чем у плуга ПДН-6-26.

Годовая экономия от использования модернизированного плуга составила 8225,9 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате исследований установлено, что при работе на тяжелых, суглинистых и задернелых почвах у плуга ПДН-6-26 возникало явление бокового смещения плуга, что приводило к сбоям технологического процесса вспашки. На плотных почвах масса плуга оказалась недостаточной для заглубления дисковых рабочих органов, что приводило к необходимости догружать плуг балластом. Впереди дисковых рабочих органов происходило сгруживание растительных остатков, соломы, что вызывало необходимость остановки трактора и очистки рабочих органов.

2. Конструктивно-технологическая схема модернизированного плуга ПДН-5-25 для вспашки задернелых, тяжелых суглинистых почв должна

включать плоские дисковые ножи, жестко закрепленные на раме плуга впереди каждого сферического рабочего органа под углом 2...5 град к продольной плоскости, исходя из условия незабываемости растительными остатками. Установка дисковых ножей улучшает прорезание дернины и растительных остатков, а также выполняет роль балласта, обеспечивает заглубляе-мость плуга, стабильность его движения и устраняют его боковые смещение.

3.Исследована зависимость угла наклона рамы плуга в от угла наклона нижней тяги навески трактора, позволяющая выявить, равномерность заглубления всех корпусов. При горизонтальном положении рамы и равномерном заглублении всех корпусов на 22см., угол наклона нижней тяги 1°...2°.

4. В ходе теоретических исследований получены аналитические зависимости и система пространственных уравнений равновесия с учетом положения тяг навески трактора, позволяющие оценить силовые характеристики плуга в зависимости от удельного сопротивления почвы и геометрических параметров плуга. Общее тяговое сопротивление модернизированного плуга снизилось на 1,7%, на 5% уменьшилось боковое усилие, приходящееся на заднее колесо.

5. Экспериментальные исследования с достаточной достоверностью подтвердили теоретические разработки и позволили определить оптимальные параметры установки дискового плуга ПДН-5-25. Угол атаки постановки сферического рабочего органа а = 45° и угол наклона к вертикальной плос-коста ß = 20°. Дисковые ножи жестко закрепляются перед каждым основным корпусом под углом 2...5° на расстоянии 50...60 мм, в сторону иепаха-ного слоя.

6. В результате хозяйственных испытаний установлено, что модернизированный плуг ПДН-5-25 показал свою работоспособность на тяжелых, суглинистых почвах, засоренных растительными остатками, а также на за-дернелых участках.

Модернизированный плуг обеспечивает устойчивую работу на скоростях 2,4...3,5м/с. Показатели качества работы при этом следующие: отклонение средней глубины пахоты от заданной ± 1 см, гребнистость вспашки 7,2%, коэффициент заделки сорняков QK = 0,98, коэффициент глыбистости Fr = 0,875, заделка растительных остатков - полная.

7. Расчет экономической эффективности модернизированного плуга ПДН-5-25 в сравнении с серийным ПДН-6-26 показал, что приведенные затраты на вспашку снизились с 470 руб./га до 432 руб./га или на 8,1%. Годовая экономия от использования модернизированного плуга составила 8226 руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Модернизация плуга ПДН-6-26. //Сельский механизатор. 2007, №2,с.16.

2. Методика определения усилий, возникающих при работе дискового плуга, http://selmech.msk.ru. 2007.

3. Результаты исследований дискового плуга.//Техника в с/х, 2007, №3.

4. Анализ равномерности заглубления дисковых рабочих органов агрегата Т-150К+ПДН-5-25. Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава. Рязань: РГСХА, 2006.-С.842-844.

5. Определение силовых параметров плуга в лабораторных условиях. Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава. Рязань: РГСХА, 2006.-С.838-841

6. Контроль качества при работе дисковых плугов. Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава. Рязань: РГСХА, 200б.-С.842-844.(в соавторстве).

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать ризографическая. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 8.

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева» 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1

Отпечатано в информационном редакционно-издательском центре ФГОУ ВПО РГСХА 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1

РЕФЕРАТ.

СОДЕРЖАНИЕ.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Анализ основной обработки почвы.

1.2 Анализ конструкции дисковых плугов.

1.3 Анализ силового взаимодействия дисковых орудий с почвой.

1.4 Анализ теоретических исследований устойчивости плуга.

1.5 Постановка проблемы. Цель и задачи исследования.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ДИСКОВОГО ПЛУГА ПРИ ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПОЧВОЙ.

2.1 Конструктивно-технологическая схема дискового плуга.

2.2 Исследование устойчивости дискового плуга и обоснование параметров механизмов связи плуга с трактором.

2.3 Силовой анализ модернизированного плуга и базовой модели в пространственной системе координат.

2.4 Анализ силовых характеристик, возникающих на рабочем органе (сферическом диске) и стабилизирующем ноже в зависимости от глубины обработки и угла наклона нижней тяги.

2.5 Сравнительный силовой анализ плуга.

2.6 Силовой анализ тягового усилия, реакций на переднем и заднем колесе, опрокидывающего момента в зависимости от угла атаки а для модернизированного плуга.

Выводы.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Программа лабораторных исследований.

3.1.1 Лабораторная установка.

3.1.2 Методика проведения лабораторных исследований.

3.1.3 Методика обработки опытных данных.

3.2 Программа и методика полевых испытаний.

3.2.1 Программа полевых исследований.

3.2.2 Описание модернизированного плуга.

3.2.3 Методика полевых испытаний.

3.3 Методика обработки опытных данных.

Выводы.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Результаты лабораторных исследований.

4.2 Результаты полевых испытаний.

4.3 Результаты внедрения плуга.

Выводы.

5 ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ДИСКОВЫМ ПЛУГОМ.

5.1 Подготовка агрегата к работе.

5.2 Методика контроля и оценки качества работы агрегата.

5.3 Требования техники безопасности при проведении полевых работ . 159 Выводы.

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ПЛУГА ПДН-5-25.

Основой увеличения производительности труда в сельском хозяйстве является комплексная механизация, использование средств автоматики, внедрение систем машин с высокими технико-экономическими показателями. Для повышения эффективности почвообрабатывающих агрегатов требуется дальнейший рост их производительности, снижение тягового сопротивления и улучшение качества подготовки почвы [6].

Разработка технологических основ, создание и внедрение нового поколения машин и рабочих органов для обработки почвы - важная народнохозяйственная проблема.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом наметился переход к новым поколениям почвообрабатывающих машин, имеющим универсальные рабочие органы для использования в различных почвенных условиях, обеспечивающим качественное выполнение технологических процессов в широких диапазонах физико-механических свойств и режимов работы агрегатов [2].

В Российской Федерации имеется более 120 млн га пашни и на ее обработку ежегодно расходуется почти 40% всех энергетических и 25% трудовых затрат в полеводстве [6].

Обработкой почвы создаются наиболее благоприятные режимы для роста и развития возделываемых культур, а также обеспечиваются условия для посева, ухода и уборки урожая. Без высококачественной обработки почвы невозможно эффективное применение удобрений и химических средств защиты растений. Считается общепризнанным, что урожайность сельскохозяйственных культур на 25% зависит от качества обработки почвы.

Анализ развития тенденций обработки почвы в нашей стране и за рубежом свидетельствует о том, что в настоящее время одной из важнейших операций при возделывании сельскохозяйственных культур остается отвальная вспашка [38].

Одной из проблем при возделывании сельскохозяйственных культур является вспашка тяжелых суглинистых почв с большим количеством сорной растительности на полях, выпавших из севооборота, и соломы после уборки зерновых культур.

В Рязанской области 38% земель имеют тяжелую структуру почв. Для вспашки тяжелых твердых почв предназначены дисковые плуги, обладающие большим весом.

Исследованием процесса вспашки дисковыми плугами занимались Буцолич Е.В., Василии B.C., Вершинин В.Н., Виноградов В.И., Горячкин В.П., Кленин Н.И., Сакци В.А., Канарев Ф.М., Кандауров Н.С., Кочкин Е.А., Нартов П.С., Синеоков Г.Н., Стрельбицкий В.Д., Хачатрян и др. [2, 4, 8, 10, 11,12,14,15,16, 27, 28,29, 30, 31,33, 34, 39, 40,41, 47, 57, 59, 61, 69, 72, 75, 77, 78,81,82,90,91,92].

Дисковые плуги меньше подвержены забиванию сорняками, соломой и другими волокнистыми материалами. Однако дисковые плуги хуже, чем лемешные, выполняют оборот пласта. Так, если качество работы дискового плуга на старопахотных землях бывает достаточно хорошим, то при вспашке влажной, сильно задернелой почвы часть пластов оказывается заброшенной на пласты, отваленные при предыдущем проходе плуга, а часть сваливается обратно в борозду. При взаимодействии рабочего органа с почвенным пластом возникают боковые усилия, которые отрицательно влияют на устойчивую работу плуга [20].

Разработка и применение дисковых плугов на тяжелых суглинистых почвах с большим количеством растительных и пожнивных остатков сдерживается из-за недостаточности научных разработок конструкций дискового плуга. Кроме того, недостаточно изучены вопросы, касающиеся силового взаимодействия почвенного пласта с дисковым рабочим органом и в целом с агрегатом.

В связи с вышеизложенным, целью настоящей диссертационной работы является повышение качества технологии вспашки путем модернизации дискового плуга в результате установки стабилизирующих плоских ножей впереди каждого сферического рабочего органа и жестко закрепленного на раме плуга, которые обеспечивают прорезание растительных остатков, дернины, улучшают оборот пласта, заделку растительных и пожнивных остатков, стабилизируют ход плуга по глубине и устраняют боковые усилия.

Народнохозяйственное значение работы заключается в создании плуга со сферическими рабочими органами для эффективной вспашки задернелых, тяжелых суглинистых почв с большим количеством растительных остатков и снижения эксплуатационного времени по причине сбоев технологического процесса пахоты.

1. В результате исследований установлено, что при работе на

тяжелых, суглинистых и задернелых почвах у плуга ПДН-6-26 возникало

«бочение», что приводило к сбоям технологического процесса вспашки. На

плотных почвах вес плуга оказался недостаточным для заглубления

дисковых рабочих органов, что приводило к необходимости догружать плуг

балластом. Впереди дисковых рабочих органов происходило сгруживание

растительных остатков, соломы, что вызывало необходимость остановки

трактора и очистки рабочих органов. Конструктивно-технологическая схема модернизированного плуга

ПДН-5-25 должна включать плоские дисковые ножи, жестко закрепленные

на раме плуга под углом 2.,.5 град к вертикальной плоскости, установленные

впереди каждого сферического рабочего органа, исходя из условия

незабиваемости растительными остатками. Установка плоских дисковых

ножей позволяет улучшить прорезания дернины и растительных остатков. Выполняют роль балласта, обеспечивая заглубляемость плуга и стабильность

его движения, устраняют боковые усилия. 2. Теоретическими исследованиями установлено, что устойчивость

плуга зависит от параметров механизмов связи плуга с трактором:

определено положение мгновенного центра вращения (МЦВ), координаты

которого д: = 1,65 м; у = 0,33 м. Исследована зависимость угла наклона рамы (^ ) от угла наклона

нижней тяги навески трактора, который составляет 0,016 рад (9 град), что

позволяет заглубляться плугу при условии копирования рельефа на 0,22 м. 3. В ходе теоретических исследований получены аналитические

зависимости (пространственное уравнение равновесия) с учетом положения

тяг навески трактора, позволяющие оценить силовые характеристики плуга в

зависимости от удельного сопротивления почвы и геометрических

параметров плуга. Общее тяговое сопротивление модернизированного плуга

снизилось на 1,7%, увеличилась заглубляемость плуга на 11,5%,

уменьшилось боковое усилие, приходящееся на заднее колесо, на 5%. 4. Экспериментальными исследованиями подтверждены теоретические

разработки и определены оптимальные параметры дискового плуга ПДН-5-

к вертикальной плоскости на расстоянии 50...60 мм в сторону непаханого

5. В результате хозяйственных испытаний установлено, что

модернизированный плуг ПДН-5-25 показал работоспособность на тяжелых,

суглинистых почвах, засоренных растительными остатками, а также на

задернелых участках. Модернизированный плуг обеспечивает устойчивую работу на

скоростях 6,8...8,8 км/ч. Показатели качества работы: отклонение средней

глубины пахоты от заданной ± 1 см, гребнистость вспашки 7,2%,

коэффициент заделки сорняков QK = 0,98, коэффициент глыбистости

FK = 0,875, полная заделка растительных остатков. 6. Расчет экономической эффективности модернизированного плуга

ПДН-5-25 в сравнении с серийным плугом ПДН-6-30 показал, что

приведенные затраты на вспашку снизились с 470 руб./га до 432 руб./га или

на 8,1%. Годовая экономия от использования модернизированного плуга

составила 8226 руб.

1. Бахтин П.У. Исследование физико-механических и технологических свойств основных типов почв СССР. М.: Колос, 1969. 271 с.

2. Болдвин Г.Г. Дисковые плуги. В кн.: Сельскохозяйственное машиностроение. М.: Иностр. литер., 1954. 223...229 с.

3. Богус Ш.Н., Василинин B.C., Пейсахович Ю.А. Компьютерная обработка и верстка материалов научных исследований. Краснодар, 1966. 89 с.

4. Буцолич Е. Испытания дисковых плугов. В кн.: Земледельческая механика.-М., 1968, т. 10.-28...37 с.

5. Бугайченко К.В. Справочник пахаря. М.: Россельхозиздат, 1977.

6. Бурченко П.Н. Механико-технологические основы почвообрабатывающих машин нового поколения. М.: ВИМ, 2002.

7. Василинин B.C. Определение плош,адей продольного и горизонтального сечений пласта, взаимодействуюш;его с рабочим органом дискового плуга. Труды Куб. СХИ, вып. 66 (94). Краснодар, 1973. 148...155 с.

8. Василинин B.C. Пространственное динамометрирование сферических дисковых рабочих органов почвообрабатывающих машин. Труды Куб. СХИ, вып. 66 (94). -Краснодар, 1973. 129... 139 с.

9. Веденяпин В.Г. Общая методика экспериментальных исследований и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967. 159 с.

10. Вершинин В.И. Зависимость реактивных сил сопротивления почвы от диаметра и радиуса кривизны сферических дисковых рабочих органов плуга. Научн. зап. ВЛТИ, вып. 31. -Воронеж, 1966. 55...60 с. И. Виноградов В.И. Влияние полевой доски на устойчивость хода плуга в продольно-вертикальной плоскости. Труды ЧИМЭСХ, вып. 43, ч.

11. Челябинск, 1970. 37...40 с.

12. Виноградов В.И., Шушкевич Г. А. Многокорпусный динамометрический плуг. Материалы НТС ВИСХОМ, вын. 5. М., 1959. 373...386 с.

13. Волков Г.И. Сельскохозяйственная техника в США. М.: Машгиз, 1963.-69...72 с.

14. Вайнруб В.И., Мишин П.В., Хузин В.Х. Технология производственных процессов и операций в растениеводстве. Чебоксары: Издательство «Чувашия», 1999.-456 с. (Учебники и учеб. пособия).

15. Горячкин В.П. Собрание сочинений, т. 2. 8,416...445,452с.

16. Горячкин В.П. Особые типы плугов. В кн.: Полная энциклопедия русского сельского хозяйства и соприкасающихся с ним наук, т. 7, разд. 5. -Петербург, изд. Девриена А.Ф., 1902. 175 с. 17. ГОСТ 2911-

17. Плуги общего назначения. Методы полевых испытаний. Стандартгиз, 1980.

18. Гильштейн П.М. и др. Почвообрабатывающие машины и агрегаты. М.: Машиностроение, 1969. 192 с.

19. Гордон Е.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. 432 с.

20. Горячкин В.П. Собрание сочинений. Том 2. М.: Колос, 1965. 455 с.

21. Дроздов В.Н. и др. Настройка и регулировка сельскохозяйственной техники. М.: Росагропромиздат, 1990. 45 с.

22. Зайцев Н.В., Акимов А.П. Эксплуатация и ремонт машиннотракторного парка. М.: Колос, 1993. 349 с, ил. (Учебники и учебн. пособия для высших учебных заведений).

23. Зотов Б.И., Курдюмов В.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве. М.: Колос, 2000. 424 с. М.: Колос, 1965.

24. Иофинов А., Пышко Г.П. Эксплуатация машинно-тракторного парка. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1984. 351 с ил. (Учебники и учебн. пособия для высших с/х учебн. заведений).

25. Комаров М.К. Справочник по эксплуатации и регулировкам сельскохозяйственных машин. -М.: Россельхозиздат, 1985.

26. Канарев Ф.М., Кочкин Е.А., Осадчий А.В. Определение удельного сопротивления дискового плуга. Труды Куб. СХИ, вып. 29 (57). Краснодар, 1969.--113...117С.

27. Кленин Н.И., Попов И.Ф., Сакун В.А. Сельскохозяйственные машины. М.: Колос, 1970. 451 с.

28. Канарев Ф.М. Исследование взаимодействия плоского диска с почвой. Труды Куб. СХИ, вып. 44 (72). Краснодар, 1971. 65.. .71 с.

29. Кандауров Н.С, Канарев Ф.М., Осадчий А.В. Дисковый плуг перспективное орудие для обработки почвы под рис. Бюллетень НТИ ВНИИРиса, вып. 3. -Краснодар, 1970.39...41 с.

30. Кочкин Е.А., Василинин B.C. Условия самоочищения и залипания рабочих органов дисковых плугов. Труды Куб. СХИ, вып. 103 (131). Краснодар, 1975.-58,..64 с.

31. Кочкин Е.А., Осадчий А.В. Исследование работы дискового плуга. Труды Куб. СХИ, вып. 29 (57). -Краснодар, 1969. 85...87 с.

32. Ксендзов В.А. Введение

33. Лаврухин В.А., Громак В.В. Почвенные каналы с тросовым приводом динамометрической тележки. Труды ВНИРШЭСХ, вып. 7. Изд. Ростовского университета, 1964. 82...85 с.

34. Листопад Г.Е., Канарев Ф.М., Василинин B.C. О силах, действующих на рабочий орган дискового плуга. Доклады ВАСХНИЛ, 8, 1974.-36...39 с.

35. Листопад Г.Е., Канарев Ф.М. О деформации почвы рабочими органами почвообрабатывающих орудий. Доклады ВАСХНИЛ, 10, 1973. 42...44 с.

36. Лихачев B.C. Испытания тракторов. М Машгиз, 1963. 280 с.

37. Мацепуро М.Е., Янушлевич Б.Н. Вопросы земледельческой механики. Минск, 1960.

38. Марданов Р.Х. Разработка технологического процесса и обоснование основных параметров фронтального плуга. Автореферат г. Казань.2006г.

39. Матяшин Ю.И. Разработка технологических и технических характеристик и создание комплекса ротационных машин для поверхностной обработки почвы. Автореферат. М.; 1995г.

40. Макаров П.И. Технологии и техника для гладкой вспашки почв. Научное издание. Казань: Изд-во Казань Ун-та,2000.-288с.

41. Нартов П.С, Вершинин В.И. Влияние установки дискового корпуса плуга йа качество обработки плуга. Научн. зап. ВЛТИ, 31, 3, 1966. 50...54 с.

42. Нартов П.С. Дисковые почвообрабатывающие орудия. Изд. Воронежского университета, Воронеж, 1972. 182 с.

43. Нартов П.С, Литвинков С. Влияние сложного движения рабочих органов лесных дисковых орудий на характер перемещения почвенной массы. Изд. ВУЗов «Лесной журнал», Ш 3,1967. 10... 19 с.

44. Нартов П.С. Обоснование параметров рабочих органов лесных дисковых орудий. Лесное хозяйство, 3,1967. 54...59 с.

45. Нартов П.С. Расчет силовых характеристик дисковых рабочих органов. Механизация и электрификация соц. с.-х., 9,1967. 52...54 с.

46. Нартов П.С. Силовые характеристики свободновращающегося и заторможенного сферического диска (плуга). Тракторы и сельхозмашины, №5, 1967.-25...26 с.

47. Нартов П.С. Силы, действующие на рабочие органы лесных дисковых орудий. Лесное хозяйство, j2 6,1967. 65...69 с.

48. Нартов П.С, Шапиро И.И. Моделирование сил взаимодействия рабочих органов с почвой. Механизация и электрификация соц. с.-х., 1973, 3.-48...49 с.

49. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М.: Машиностроение, 1975. 311 с.

50. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М машиностроение, 1977.

51. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 4. М.: Советская энциклопедия, 1935. -27 с.

52. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 4. М.: Советская энциклопедия, 1955.-51 с.

53. Синеоков Г.Н. Полезные и вредные сопротивления плуга. Материалы ПТС ВИСХОМ, вып. 5. М., 1959. 343.. .355 с.

54. Синеоков Г.П. Проектирование почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1965. 311 с.

55. Синеоков Г.Н. Равновесие плуга в горизонтальной плоскости. Материалы НТС ВИСХОМ, вып. 7. М., 1960. -128... 148 с.

56. Стрельбицкий В.Д., Марченко О.С. Повышение рабочих скоростей дисковых и фрезерных почвообрабатывающих машин. Труды ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1973.-421...430 с.

57. Стрельбицкий В.Д., Загурский В.К. К итогам создания скоростных почвообрабатывающих машин. Труды ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1973. 417...420 с.

58. Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: Учебное пособие. М.: ИНФРА-М.; Новосибирск: Изд-во НГТУ,2003.-263с.

59. Стрельцов СБ. Совершенствование технологического процесса почвозащитной обработки почвы с разработкой и обоснованием параметров противоэрозионного орудия. Автореферат.; Саратов: Изд-во СГАУ,2005. бО.Фадеев Д.К. Лекции по алгебре М.»Наука» 1984, стр. 137. бЬХаланский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. М.: Колос, 2004. 624 с, ил. (Учебники и учебн. пособия для студентов высш. учебн. заведений).

60. Хачатрян Х.А. Движение почвы по поверхности сферических дисков. Труды объединенной научной сессии Груз., Азерб., Арм. СХИ. Ереван, 1961.-239...249 с. бЗ.Хабибов СР. Эффективное использование комбинированной отвальной почвообработки с рыхлением в условиях республики Дагестан. Автореферат. Саратов. Изд-во СГАУ,2006.

61. Хабибуллин И.Ф. Обоснование рациональных параметров комбинированного рабочего органа дискового плуга. Автореферат. Уфа. Издво БГАУ ,2005.

62. Шкрабак B.C., Луковников А.В., Тургнев А.К. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве. М Колос, 2003. -512с.

63. Циммерман Н.З. рабочие органы почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1978. 295 с. 67. ОСТ 10.8.5.-

64. Испытания сельскохозяйственной техники. М.: Издательство стандартов, 1987. 90 с.

65. Cooper S. Kenyas agricultural machinery requirements. World Grops, 1970, 22, №5,288, 305...306.

66. International Иarvester World wide farm eguipment Bauers Guide. International Harvester export Company, Chicago, Illinois, USA.

67. Nerli N. Sul problema dinamico dell aradro a disco estratto del bolletino del R. instituto. Superiere Agraro di Pisa, 1930, V 1.

68. Техника сельскохозяйственная. Методика экономической оценки снециализированных машин. 72. ГОСТ 23729-

69. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки снециализированных машин. М.: Издательство стандартов, 1988. 9 с.

70. Dalleinne Е. Quand faut-il utiliser: charrues a socs, charraes a disques, minimum tillage, chisels? Figaro Agricole, 1969,57...58.

71. Discs for virgin land (Austral). Power Farm, 1973,50, №2,36.

72. First International Conference on Mechanisation and the Worlds Rise Britain and Italy. September 26 October 1, 1966 to support FAO International Rise Year Far East Trade and Developm., 1966, 21, X2ll, 1216 1217, 1219, 1221, 1223,1224.

73. Goldlewski Mieczyslaw. Whlyw kata ustawienia talerza w plasczyznie posiomej na wymiessanie i przewieszczenie gleby przy orce plygien talerzowym. Zesz.probl.posterownauk roln., 1967, J269,163... 181.

74. Gordon E.D. Physical reactions of soil on plow discs. Agricultural Engineering, 1941,22, №6,205...208.

75. Groth H.J. Auch der Scheibenpflug leister eine gute Pflugarbeit. Dtsch. Agrartechn., 1964,14, №7,314...316.

76. Groth H.J. Uber den Mischeffekt des Pfluges. Dtsch, Agrartechn., 1971, 21, №12, 573...575.

77. Guardado Jose Cavasos, Talavera Jorhe Cervantes, Jbarra Alcibia des Gonsales. Self-reversing rear furrow wheel assembly for a mounted reversible disk plow. Пат. США, кл. 172,,.212. 3693723.

78. Gupta СР. and Pandya A.C. Behavior of soil under dynamic loading its application to tillage implements. Transactions of the ASAE, 1967, 10, No 3, 352,,.358,363. 82. How to make best use of disc plow. Canadian Farm Eguipm. Dealer, 1964,60,№8,30..,31,55,58,

79. Jenning Marvin D. Dick plow attachment (International Harvester Co). Пат. США, КЛ. 172...219, №3101789.

80. Jenning Marvin D. Two-way disc plow (International Harvester Co). Пат. США, КЛ. 172...219, №3101788.

81. Johanssen Bruno Bemhardt, Cox Robert Earl. Reversible disc plow. (Deere Co). (International Harvester Co). Пат. США, кл. 172...212, №3656556.

82. Kidd David. Tough tackle. Power Farm, 1972,49, №6,46...48.

83. Mielec Kazimiers. Wplyw wymuszonych obsotow talerza plyznego na niektore parametry orki. Maszyny i ciaghiki roln., 1966,13, No 4,94...97.

84. More new ploughs from Towner Armstrong. Power Farm. Austral, and N.Z., 1965,74,№4, 15.

85. Queitsch K. Eine electrische 6-komponenten Messeinrichtung zur Bodenbearbeitungswerkzeug. Dtsch. Agrartechn., 1968, №3,109...111.

86. Renaud T. Les appareils de preudo labours. Mot. agr., 1971, 26, No 270,5,7,9,11.

87. Renaud T. Refleions sur les equipments pour le travail did u sol. Mot. agr., 1972, №279,5, 7,9,11.112.

88. Stokes T.A.J. Using the mounted disc plough. Power Farm. Austral and N.Z., 1966, 75, №6,18...19,21,99.

89. Taylor P.A. An Annular Shear Device. Transactions of the ASAE, Bd. 10,1967, №2,164...165.

90. Taylor P.A., Birtwistle R. Wheatland disc plough investigations. J. Forces generated by towed wheels. J. Agricultural Eng. Rec, 1963, 8, №2, 162...172.

91. Taylor P.A. Field measurement of Forces and movements on wheatland plow dis,cs. Transactions of the ASAE, 1967,10, №6,762.. .768,770.

92. Taylor P.A. and Johnston R.C. Report of an investigation into the forces acting on wheatland disc ploughs. Power Farming and Better Farming Digest in Australia and New Zealand, 1964, 75, №9, 6...9.

93. Taylor P.A. New thoughts on the setting and control of disc ploughs. J. Agric. Victoria, 1969,67, X25,138...143.