автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование рабочих органов машин для основной обработки почвы на основе моделирования процесса взаимодействия клина с почвой

На правах рукописи

РАХИМОВ Ил^Ьар Раисович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КЛИНА С ПОЧВОЙ

Специальность 05.20.01 — Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск - 2006

Работа выполнена на кафедре «Почвообрабатывающие и посевные машины» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный агроинженерный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Капов Султан Нануович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ Косилов Николай Иванович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Гордеев Олег Власович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Защита состоится «22» декабря 2006 года, в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при Челябинском государственном агроинженерном университете по адресу: 454080, г.Челябинск, прЛенина, 75.,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета.

Автореферат разослан «21» ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Старцев A.B.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Приоритетным направлением разработки и совершенствования рабочих органов почвообрабатывающих машин является использование фундаментальных исследований и универсальных математических моделей основ теории технологических процессов взаимодействия клина с почвой.

Целесообразность определения силы сопротивления почвы через соответствующие напряжения, возникающие на поверхности клина, доказана многими учеными. При этом появляется возможность учета ряда свойств почвы, в том числе ее плотности. Однако анализ известных работ показал, что недостаточно изученными остаются вопросы определения составляющих результирующей силы, действующих на клин, проблема обоснования параметров и совершенствования конструкций рабочих органов для основной обработки почвы: корпуса плуга, стойки СибИМЭ, лапы плоскореза-глубокорыхлителя, щелереза, чизельного рабочего органа — далека от решения.

Не изучено влияние конструктивной схемы орудия и месторасположения рабочего органа на раме орудия на характер сил, действующих на рабочие органы.

В связи с этим тема диссертационной работы, направленная на решение этих задач, является актуальной и имеет народнохозяйственное значение.

Цель работы. Совершенствование различных типов рабочих органов для основной обработки почвы путем обоснования параметров на основе моделирования процесса взаимодействия клина с почвой для обеспечения выполнения агротребований при изменении физико-механических свойств почвы.

Объект исследования. Технологический процесс взаимодействия различных типов рабочих органов машин для основной обработки с почвой.

Предмет исследования. Закономерности изменения сил, действующих на различные типы рабочих органов при изменении конструктивных и технологических параметров рабочих органов и свойств почвы.

Научная новизна. Составлена математическая модель процесса взаимодействия клина с почвой и впервые получены аналитические зависимости для определения составляющих сил, действующих на двух- и трехгранные клинья с учетом напряженно-деформированного состояния почвенного пласта. Показано, что в классе напряженно-деформированного состояния разрушение почвы описывается теорией Кулона-Мора, а нормальная составляющая сил сопротивления клиньев может быть выражена через нормальные напряжения, возникающие на поверхности клиньев. Получены аналитические выражения для определения сил, действующих на различные типы рабочих органов для основной обработки почвы, в зависимости от их конструктивных параметров и свойств почвы. Установлены уравнения регрессии, описывающие характер изменения сил, действующих на различные типы рабочих органов в зависимости от их параметров и свойств почвы. Установлено влияние характеристик рельефа поля, конструктивной схемы орудия и месторасположения рабочих органов на раме орудия на изменение глубины обработки и характер сил, действующих на рабочие органы.

Практическая ценность. Определен диапазон изменения конструктивных параметров рабочих органов, обеспечивающих выполнение агротребований для различных условий работы. Разработаны рекомендации по совершенствованию параметров рабочих органов на основе регулирования углов двух- и трехгранного клиньев и установки дополнительных приспособлений на крыле отвала и на лемехе рабочего органа для регулирования направлений траекторий перемещения почвы с целью получения крошения почвы в пределах агродопуска при минимальных значениях тягового сопротивления.

Полученные и обоснованные параметры рабочих органов способствуют улучшению качества работы почвообрабатывающих машин при минимальном их тяговом сопротивлении и повышению урожайности возделываемых культур.

' Работа выполнена согласно межведомственной координационной программе о фундаментальных и приоритетных прикладных исследованиях по научному обеспечению развития агропро-

мышленного комплекса Российской Федерации на 2001 - 2005 гг. «Научные основы формирования и функционирования эффективного агропромышленного производства» по направлению 02.01 «Разработать новое поколение экологически безопасных ресурсосберегающих машинных технологий и создать комплекс конкурентоспособных технических средств для устойчивого производства приоритетных групп сельскохозяйственной продукции для растениеводства», где Челябинский государственный агро-инженерный университет является исполнителем.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследования использованы на Стерлитамакском заводе строительных машин при создании комплекса машин противоэрозионной обработки почвы, в ЗАО ИПП «ТехАртКом» г.Челябинска для совершенствования параметров рабочих органов почвообрабатывающих машин, а также на заводе «Варнаагромаш» с.Варна Челябинской области при проектировании рабочих органов машин основной обработки почвы.

На защиту выносятся следующие научные положения:

— модели взаимодействия двух- и трехгранного клина с почвой для определения тягового сопротивления при различных свойствах почвы;

— расчетные схемы и аналитические зависимости взаимодействия рабочих органов с почвой при различных конструктивных схемах орудия и месте их установки на раме орудия при движении по случайному рельефу поля;

— результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению сил, действующих на различные типы рабочих органов;

— рациональные параметры рабочих органов и приспособлений для регулирования крошения почвы в пределах агродо-пуска.

Апробация. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ЧГАУ в 2000 - 2006 гг. и БГАУ в 2005 - 2006 гг.

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в восьми научных статьях, по результатам исследования получено пять патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит введение, шесть глав, выводы и рекомендации. Список использованной литературы состоит из 136 наименований; работа содержит 95 рисунков, 21 таблицу и 9 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены научная и практическая значимость, кратко изложены основные положения, выносимые на защиту, дана общая характеристика работы.

Глава 1 «Состояние вопроса и задачи исследования» посвящена анализу существующих способов основной обработки почвы и рабочих органов для ее осуществления. Рассмотрены влияние параметров рабочих органов на качество основной обработки почвы, альтернативные методы и способы, повышающие качество работы существующих рабочих органов для основной обработки почвы.

Изучению процесса взаимодействия рабочих органов с почвой посвящены исследования многих ученых: В.П.Горячкина, Г.Н.Синеокова, Л.В.Гячева, А.С.Кушнарева, А.П.Грибановского, В.И.Виноградова, В.А.Желиговского, М.Е.Мацепуро, М.Д.Под-скребко, В.В.Бледных, В.А.Лаврухина, А.Н.Гудкова, В.И.Балов-нева, С.Н.Капова, Ю.А.Ветрова и других.

Анализ этих исследований показал, что большинство авторов для математического описания реальной почвенной среды используют различные модели и расчетные схемы взаимодействия рабочего органа с почвой. В качестве модели почвы рассматриваются деформируемое твердое тело, упругая и сыпучая среды, а также сплошная деформируемая среда.

В работах В.В.Бледных, В.И.Баловнева и С.Н.Капова показана целесообразность рассмотрения модели взаимодействия клина

с почвой и определения сил сопротивления почвы через нормальные напряжения, возникающие на поверхности клина, в зависимости от различных физико-механических свойств почвы.

Исследованиями А.Б Лурье, А.ИЛюбимова, В.В.Бледных и др. установлено, что тяговое сопротивление орудия, глубина обработки и другие агротехнические показатели работы агрегата зависят от конструктивной схемы орудия и месторасположения опорных колес при движении агрегата по рельефу поля. Работ по изучению влияния этих факторов на силы, действующие на отдельные рабочие органы, нет.

На основе проведенного анализа сформулированы задачи исследования:

1. Разработать модель взаимодействия двух- и трехгранного клина с почвой с учетом ее напряженно-деформированного состояния и изучить влияние параметров клина на тяговое сопротивление.

2. Получить аналитические зависимости для определения тягового сопротивления различных типов рабочих органов для основной обработки почвы и обосновать рациональные параметры данных рабочих органов.

3. Изучить влияние конструктивной схемы и месторасположения рабочих органов на раме орудия на показатели их работы.

4. Разработать рекомендации производству и дать технико-экономическую оценку их внедрения.

Во второй главе «Модель взаимодействия клина с почвой» рассмотрено функционирование рабочего органа как реакция на входные воздействия, получена модель по принципу «вход - выход» в операторной форме и раскрыты входные, выходные и внутренние параметры, оказывающие влияние на тяговое сопротивление и агротехнические показатели работы различных типов рабочих органов.

Любой рабочий орган почвообрабатывающей машины можно представить как двугранный клин (чизельный рабочий орган, ще-лерез и т.д.), трехгранный клин (отвальный корпус плуга, дисковый рабочий орган и т.д.) либо как их совокупность (лапа плос-

кореза-глубокорыхлителя). Конструктивные параметры этих клиньев формируют рабочую поверхность и оказывают непосредственное влияние на качество обработки почвы и энергоемкость протекающего процесса.

Для двугранного клина таким параметром является угол его постановки ко дну борозды а (рисЛа), для трехгранного клина -угол постановки клина ко дну борозды е и угол постановки к стенке борозды в (рис.16).

Рисунок 1 — Силы, действующие на клинья: а - двугранный, б - трехгранный

При взаимодействии клина с почвой сила его сопротивления определяется как

& = (1)

где В? - сила, направленная на подрезание и деформацию почвенного пласта, Н; Яу - сила, необходимая для сообщения кинетической энергии при транспортировании отделившихся частиц почвенного пласта, Н.

Для определения силы необходимо знать напряжение <т„, возникающее при контакте почвы с рабочей поверхностью клина. Исследованиями установлено, что в классе напряженно-деформируемого состояния разрушение почвы может быть опи-

сано теорией прочности Кулона-Мора. Применительно к почвенной среде нормальные напряжения, возникающие на поверхности клина, определяются по формуле

1 - sin т cos 2сои .

<х„=--:-—(С cos г + pag), (2)

1 + sinr cos 2 сон

где т — угол трения почвы о почву, град.; а — толщина пласта, м; и>н — угол наклона площадки разрушения к направлению напряжения, град., 2а>н = ;r-2a + (p-arcsin(sinz--siní2>); р — плотность почвы, кг/м3; С — сцепление почвы, Н/м ; g — ускорение свободного падения, м/с2; q> - угол трения почвы о поверхность клина, град.

Формула (2) позволяет определить нормальное напряжение в зависимости от свойств почвы (г, р, С, (р), конструктивных параметров клина (а, €, в) и технологических параметров обработки (a, v) (рис.2). Изменение любого из факторов, входящих в формулу, ведет к изменению сил, действующих на рабочие органы, что позволяет выбрать рациональные параметры различных типов рабочих органов.

от Н/м ,.104

»о а, град

Рисунок 2 — Зависимость нормального напряжения сгп от угла постановки клина ко дну борозды а при различной глубине обработки: 1 - 0,3 м; 2 - 0,25 м; 3 - 0,2 м

Выразив нормальную силу N через нормальное напряжение ап с учетом коэффициента зависящего от скоростей процессов, действующих на почву и протекающих в ней, получим силу Я**:

Rd = а"аЪК , (3)

cos a cos q>

где b — ширина захвата клина, м; kv = I + —; v — скорость движе-

vxp

, sin(a + и/) ,

ния клина, м/с; vKP — критическая скорость, v = v —--—, м/с; у/

p sin a

— угол сдвига, зависящий от свойств почвы, град.; vp - скорость разрушения почвенного пласта, м/с.

Для определения силы Rv рассматривается взаимодействие почвенного элемента с передней гранью клина и учитывается распространение упругих и пластических волн деформации. Считая, что основным уравнением динамического воздействия клина на почву является уравнение импульса силы, получена составляющая Rv:

RV = 2ab sinocos^ (4)

sin(a + у/)

Общее сопротивление клина определится по формуле

a„abkv , , sin a cos w ,С\

R -----— + р v ab-—. (5)

cosacos^? sin(« + ^)

Первая составляющая общего сопротивления клина характеризует процесс деформации почвы с последующим ее разрушением, вторая показывает процесс транспортирования разрушенной почвы по поверхности клина. Это совпадает с данными В.В.Бледных, С.Н.Капова и др. ученых. Установлено, что сопротивление клина имеет квадратичную зависимость от глубины обработки и скорости движения.

На основе формулы (5) получены аналитические зависимости для определения составляющих общего сопротивления клиньев и выполнены графики изменения этих сил в зависимости от плотности почвы и конструктивных параметров клиньев, уравнения регрессии составляющих общего сопротивления в зависимости от глубины обработки, скорости движения, изменения конструктивных параметров клиньев.

В качестве примера на рисунке 3 представлены зависимости сил Rx, Rz от а, р для двугранного клина, которые показывают возможность выбора рациональных их параметров.

а) б)

Рисунок 3 - Зависимость горизонтальной Ях (а) вертикальной Я2 (б)составляющих общего сопротивления двугранного клина от угла постановки клина к дну борозды а и плотности почвы р

В главе 3 «Методика исследований» излагаются программа выполнения экспериментальных исследований и методики:

— получения и подготовки исходных данных: свойств почвы, характеристик рельефа поверхности поля и сопротивления почвы;

— экспериментальных исследований тягового сопротивления рабочих органов.

Лабораторные и полевые исследования были проведены согласно известным методикам с применением современной регистрирующей аппаратуры.

На основе СТО АИСТ 10.4.6 - 2003 и СТО АИСТ 4.1 - 2004 разработана методика получения и подготовки входных данных: фракционный состав, влажность, твердость, плотность почвы.

Были разработаны методики проведения лабораторных и экспериментальных исследований. В качестве измерительного комплекса использован регистрирующий комплекс М1С-400Э производства НПП «Мера» (г.Королев Московской обл.). Погрешность измерений не превышает 1%.

Для проведения лабораторных исследований спроектирована и изготовлена лабораторная установка, позволяющая замерить

все составляющие общего сопротивления рабочих органов за счет применения ортогональных тензозвеньев. Проведены сравнительные испытания таких рабочих органов, как корпус плуга, стойка СибИМЭ, чизельный рабочий орган с наклонной стойкой.

Полевые опыты проводились с использованием корпуса плуга и лапы плоскореза как с применением дополнительных крошите-лей, установленных под разными углами к направлению движения, так и без них. Установка для проведения полевых опытов представляет собой прицепную раму с установленным брусом для крепления рабочих органов. Агрегатирование производилось с трактором МТЗ-82 через тензозвено производства ООО «Тензо-М» (п.Красино, Московской обл.).

Перед проведением испытаний все тензозвенья тарировались согласно известным методикам.

В главе 4 «Анализ и оценка тягового сопротивления рабочих органов для основной обработки почвы» приводятся результаты сравнительного анализа модели двугранного и трехгранного клиньев с экспериментальными данными, полученными разными учеными и в ходе лабораторных исследований. Построены графики и найдены уравнения регрессии зависимости тягового сопротивления (у) двух- и трехгранного клина от угла постановки ко дну борозды а, б (х) при разных скоростях движения (таблицы 1,2).

Таблица 1 - Уравнения регрессии силы Ях двугранного клина

Данные Скорость, м/с Уравнение регрессии

Теоретические 1 у = 55,651л:2 — 162,56л: + 365,18

3 у = 89,527л;2 - 254,77л: + 560,93

Виноградов 1 у = 11,89** - 160,58л; + 1537,7

В.И. 3 у = 26£№76х2 — 297,278л+ 1802

Синеоков Г.Н. 1 у = 22,562л2 -81,41 Зл+5 54,5

3 у = 54,41 Ух2 - 253,275л+625,68

Капов С.Н 1 у = 13,129л2 +88,517х+914,05

3 у = 65,272л:2+127,72л+1094,2

Таблица 2 — Уравнения регрессии силы трехгранного клина

Данные Скорость, м/с Уравнение регрессии

Теоретические 2 у = 20,404х2 + 196,55л: + 3151

3 у = 32,75^ + 239,25л: + 3231,2

Виноградов В.И. 2 у = 26,185л^ - 165,53л: + 3549,6

3 у = 40*2 — 8л: + 3418

Синеоков Г.Н. 2 у = 21,849л:2 + 214,91л: + 3276,5

3 у = 55,613^ + 263,93л: + 3076,2

На основе формулы (5) были составлены зависимости для определения тягового сопротивления корпуса плуга (трехгранный клин), стойки СибИМЭ (совокупность двугранного и трехгранного клиньев), лапы плоскореза-глубокорыхлителя (комбинация двугранного и трехгранного клиньев) и щелереза (двугранный клин), а также лапы плоскореза-глубокорыхлителя с установленными на лемехах крошителями (комбинация двугранного и трехгранного клиньев). Основными критериями при обосновании параметров рабочих органов являются минимум тягового сопротивления и обеспечение требуемой степени крошения почвы.

В работе получены теоретические зависимости изменения тягового сопротивления различных типов рабочих органов почвообрабатывающих машин от их конструктивных, технологических параметров и плотности почвы. Определенные уравнения регрессии теоретических данных адекватны данным, полученным разными учеными и данным, полученным в наших лабораторных и полевых опытах.

Установлен диапазон изменения параметров различных типов рабочих органов в зависимости от плотности почвы при минимальных значениях тягового сопротивления. Для достижения требуемой степени крошения целесообразно использовать дополнительные крошители, позволяющие локализовать напряжения на поверхности рабочего органа по ширине и глубине обработки почвы. Рассмотрены возможности установки дополнительных крошителей на корпус плуга (локализация напряжения по

глубине обработки) и на плоскорежущие лапы (локализация напряжения по ширине обработки).

В качестве примера представлен вариант использования лапы плоскореза с установленными на лемехах дополнительными кро-шителями, для которой выведены общая и расчетная формулы для определения его тягового сопротивления (рисунок 4)

ях = клхем + ндха° + я™ + + , (6)

где Л™ - тяговое сопротивление лемехов (сумма тяговых сопротивлений правого и левого лемехов), Н; Яхол - тяговое сопротивление долота, Н; К™ - тяговое сопротивление стойки, Н; - сила трения боковых поверхностей стойки о почву (сумма сил трения каждой поверхности), Н; Кхрош - тяговое сопротивление одного крошителя, Н.

с дополнительными крошителями

Окончательно расчетная формула силы Rx имеет вид Д, = (2/ле«1 sin у - A*»i X«isin P sinO + X,) *

(&Л» J sin Г СОвмЛ , . f ч

-—-+ py —Г--г + hcnx sin a^b^ sin(«d<Ml + <p)

cosacos g> sm{z, +w))

sma^cosvM

sin(aaíM, + V) J

2 sin acml eos y

доя i J^cm\

sin(«cml + <p)

do.ll

sin(acml + y/)

дол i

+ вКрош {¡«рош sin вкрош )sin(í

[a,

' крош

cosa,

ci,

крош

(7)

где hj,eM¡ — ширина лемеха, м; /? — угол наклона лемеха лапы ко дну борозды, град.; 1лем1 — длина лемеха, м; у - угол раствора лемеха лапы, град.; Ъдол¡ — ширина захвата долота, м; Хл - arcsin(sin р sin /), град.; adoj,i - угол постановки долота ко дну борозды, град; асть Ьст1 — высота и толщина стойки, м; dcm¡ — ширина средней части стойки, м; - длина крошителя, м; вкрош — угол постановки крошителя к направлению движения, град.

На рисунке 5 представлены зависимости тягового сопротивления экспериментального рабочего органа от конструктивных параметров лапы ада„ и /? и крошителя акрош и 0крош> анализ которых позволяет рекомендовать рациональные значения параметров: адол - 22...25°;/?= 23...30°; акрош = 30...35°; 0крош = 5...10°.

Полученная и экспериментальная зависимости силы Rx от глубины обработки а даны на рисунке 6. Экспериментальные данные получены в полевых опытах, проведенных на опытном поле ООО «Варнаагромаш» (ширина захвата рабочего органа 0,98 м, плотность необработанной почвы 1850 кг/м3, влажность почвы 18,9 %, скорость движения 2,17 м/с). Уравнения регрессии, описывающие характер изменения силы Rx от глубины обработки и угла постановки крошителя вкрош, представляет собой параболические уравнения второго порядка. Средняя относительная погрешность между экспериментальными и теоретическими данными составляет для угла 10° - 1,72%, для 20° - 5,4 %.

Сходимость теоретических и экспериментальных данных позволяет говорить об адекватности модели реальному процессу и возможности использования полученных зависимостей для определения сил, действующих на рабочие органы с применением дополнительных крошите лей.

а) б)

Рисунок 5 - Изменение тягового сопротивления лапы плоскореза-глубокорыхлителя с дополнительными крошителями в зависимости от углов: а) р ир при акрош = 35°; адол = 19°, вкрош = 10°; б) адол и Р при акрош = 35°; вкрош = \0°;Р = 25°; в) вкрош ир при ак„ош = 35°;

«Эол = 19°, Р = 25°; г) акрош и р при вкрош = 10°; адол =19б, р = 25° .

Зависимости тягового сопротивления коэффициента вариации глубины обработки Р^уб, степени крошения АГ и глыби-стости О почвы от угла постановки крошителя в направлении движения на лапе плоскореза, а также в варианте без крошителя,

приведены на рисунке 7. Установка крошителей на лапу плоскореза вызывает увеличение степени крошения почвы К, уменьшение глыбистости почвы О, повышение устойчивости хода рабочего органа по глубине при некотором увеличении тягового сопротивления рабочих органов.

:

.....................

............_ '.' I Г--- — )- ............. !...............

0,15 0,20 0,25 М

Рисунок 6 — Зависимость силы Ях от глубины обработки а (угол постановки крошителя к направлению движения 0крОш — 10°): 1 — теоретические данные, 2 — экспериментальные данные

т Ъш У к

/ Ж

я* \

Ш \ \

ш \ \ б

и" о/ Л, /о 93 18

30

70 12

60 9

90 б

40 3

¿7 0

сгз

Рисунок 7 — Зависимость тягового сопротивления лапы плоскореза с дополнительными крошителями Ях, коэффициента вариации по глубине хода У^ув, степени крошения К и глыбистости почвы О от угла постановки крошителей к направлению движения рабочего органа

Результаты опытов, показывающие, что при вкрош=5 ...10° обеспечивается выполнение агротребований по крошению и глы-бистости почвы, подтверждают результаты теоретических исследований.

Динамика относительного изменения тягового сопротивления различных типов рабочих органов от изменения угла резания (крошения), скорости движения и глубины обработки, показана на рисунке 8.

Относительное изменение тягового сопротивления определяется по формуле

где — текущее значение тягового сопротивления, Н; 1Ъсср — среднее значение тягового сопротивления, Н.

Из рисунка 8а видно, что для различных типов рабочих органов при угле резания (крошения) больше 35±3° происходит резкое возрастание тягового сопротивления; этот угол можно принять в качестве максимального критического значения угла крошения.

Скорость движения агрегата оказывает большое влияние на величину тягового сопротивления отвального рабочего органа, где в диапазоне рабочих скоростей 1...17 км/ч оно возрастает в девять раз, тогда как для безотвальных рабочих органов тяговое сопротивление рабочих органов возрастает в три раза (рисунок 86). Поэтому орудия для основной обработки почвы на повышенных скоростях (свыше 11 км/ч) целесообразнее проектировать в безотвальном варианте.

Характер изменения тягового сопротивления во всем диапазоне увеличения глубины обработки для всех типов рабочих органов одинаков (рисунок 8в). Поэтому при выборе глубины обработки следует исходить из задач агрономического характера (тип возделываемой культуры, место в севообороте, наличие склонов и т.д.).

Для управления степенью крошения почвы получены уравнения регрессии тягового сопротивления различных типов рабочих органов в зависимости от углов постановки режущих деталей ра-

бочих органов ко дну и стенке борозды, а также от скорости движения и глубины обработки.

дя,

—--корпус £ - —-СибИМЭе •-•••••плоскореза •--»•• плоскорез р -----ицэлерез а -Ж / у

у1^

-т^.гТиТ^

и

е(а), град

0,5

—•— корпус с - —-СибИМЭс -••••■■ плоскорез а ---•--■ плоскорез р -----щрлерез а

—■— корпус е -СибИМЭе

■■••■• плоскорез р -----црлерез а у

у''

0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

а, м

и глубины обработки а (в)

В пятой главе «Изучение влияния конструктивной схемы и месторасположения рабочих органов на раме орудия на тяговое сопротивление рабочих органов» рассмотрено влияние месторасположения рабочего органа и опорного колеса на раме

орудия на тяговое сопротивление рабочего органа. Рассмотрены варианты навесного плуга с одним колесом и навесного и полунавесного плуга с двумя опорными колесами. Для этих случаев составлены уравнения колебания рабочего органа на раме орудия при движении по случайному профилю рельефа поля.

Глубину хода рабочего органа, установленного на навесном плуге с одним опорным колесом согласно расчетной схеме (рисунок 9), запишем в виде

=а + (2дб1(1) - гпш(0), (9)

где 2Ш(1) - текущее значение рельефа дна борозды под /-м корпусом, м; Zяя/Г^ - текущее значение рельефа поверхности поля над /-м корпусом, м; а — устанавливаемая глубина обработки, м.

Рисунок 9 — Расчетная схема навесного плуга с одним опорным

колесом

С учетом колебаний плуга при движении по рельефу поверхности поля и колебаний плуга в продольно-вертикальной и поперечно-вертикальной плоскостях определяем значение рельефа дна борозды

К

+ 1

у

л/Л

(10)

А-к

где т1 — расстояние от присоединительного пальца до точки крепления /-то корпуса, м; п — расстояние от присоединительного пальца до точки крепления опорного колеса, м; И] - высота крепления нижних продольных тяг к трактору (точка 1), м; к2 — положение оси подвеса на плуге, м, Ъг=Н-а\ Н — высота стойки рабочего органа, м; Из — высота стойки плуга, м; — расстояние от оси крепления нижних продольных тяг до оси крепления верхней тяги на раме трактора, м.

При известной глубине обработки можно определить силу сопротивления различных типов рабочих органов.

В таблице 3 представлены результаты расчетов на ЭВМ влияния места установки корпуса плуга на навесном плуге с одним опорным колесом на характеристики тягового сопротивления и глубины обработки каждого корпуса. Для проведения расчетов был сгенерирован профиль рельефа поверхности поля, характерный для зоны Южного Урала согласно разработанной методике.

Таблица 3 — Результаты расчетов.

Показатель Значение показателя при номере корпуса

1 2 3

асрЬ см 25,0 25,0 25,1

<7Ш, см 1,55 2,01 2,44

К-корн Н 4334 4340 4345

н 268,7 348,9 422,3

V,, % 6,2 8,04 9,72

Таким образом, с удалением корпусов от опорного колеса среднеквадратические отклонения глубины обработки и тягового сопротивления возрастают. В связи с этим влияние конструктивных параметров корпуса плуга на агротехнические показатели его работы увеличивается, что должно быть учтено при выборе пределов регулирования параметров рабочих органов.

Аналогично определялось влияние месторасположения корпуса плуга на раме навесного и полунавесного плуга с двумя опорными колесами на тяговое сопротивление рабочих органов.

Анализ теоретических и экспериментальных исследований показал, что для полунавесных плугов не существует четкой зависимости характеристик тягового сопротивления и глубины обработки от места расположения опорных колес и рабочих органов на раме орудия. Здесь важен рельеф поверхности поля, по которому перекатываются опорные колеса. В связи с тем, что величина рельефа поля является случайной функцией, характеристики тягового сопротивления и глубины обработки будут носить случайный характер в пределах характеристик свойств почвы и рельефа поверхности поля.

В главе 6 «Рекомендации производству и технико-экономические показатели внедрения» предлагаются пути совершенствования рабочих органов почвообрабатывающих машин на основе обеспечения возможности регулирования их основных конструктивных параметров или установки приспособлений для дополнительного крошения почвы при работе на твердых почвах.

Результаты выполненных исследований позволили установить:

- пределы регулирования углов постановки лемеха и долота ко дну и к стенке борозды, обеспечивающих выполнение агротребований для различных видов обработки почвы при минимально возможном тяговом сопротивлении рабочего органа;

— параметры приспособлений для дополнительного крошения почвы и места их установки на поверхности отвала корпуса плуга и на поверхности стрельчатых рабочих органов.

Рекомендуемые конструктивные параметры различных типов рабочих органов для основной и предпосевной обработки почвы, а также места установки приспособлений и их параметры переданы на заводы, производящие почвообрабатывающие машины и их рабочие органы (ЗАО ИПП «ТехАртКом» г.Челябинск, ООО «Варнаагромаш» с.Варна Челябинской обл., ОАО «Стерлитамак-ский завод строительных машин» г.Стерлитамак Республика Башкортостан).

Рассчитана технико-экономическая эффективность применения корпуса плуга и лапы плоскореза с дополнительными кроши-телями. Использование дополнительных крошителей увеличивает степень крошения почвы, что способствует повышению урожайности. В качестве примера рассматривалось влияние степени крошения почвы на урожайность картофеля.

Экономические показатели определялись по известным методикам расчета и справочным данным.

Рассчитана экономическая эффективность применения корпуса плуга без крошителя, с крошителем, установленным под углом 0, 15, 30 и 45° к направлению движения. Экономический эффект по сравнению с серийным рабочим органом в сумме 317,5 руб./га получен для варианта установки крошителя под углом 15°. В остальных вариантах экономический эффект не получен вследствие малой производительности агрегата или недостаточного крошения почвы.

Рассчитана также экономическая эффективность применения лапы плоскореза-глубокорыхлителя без крошителей и в вариантах с крошителями, установленными под углом 10 и 20° к направлению движения агрегата. Экономический эффект 369,6 руб./га обеспечивается в варианте установки крошителя под углом 10°.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что основным направлением совершенствования рабочих органов для основной обработки почвы является создание рабочих органов с регулируемыми конструктивными параметрами, адаптированными к конкретным почвенно-

климатическим условиям и рабочих органов с дополнительными приспособлениями для крошения почвы.

2. Показана целесообразность определения составляющих сил, действующих на различные типы рабочих органов, на основе учета скорости деформирования почвенного пласта и напряжений, возникающих при контакте почвы с рабочей поверхностью клина.

3. Разработана математическая модель и получены аналитические зависимости для определения составляющих сил, действующих на двух- и трехгранный клин, с учетом нормального напряжения, возникающего на площадке контакта клина с почвой, которые связывают:

— конструктивные параметры клиньев: для двугранного — угол постановки клина к дну борозды а и ширину клина Ь; для трехгранного — угол постановки клина ко дну £ и к стенке борозды в, ширина клина Ь;

— технологические параметры — глубина хода клина а, скорость движения клина V;

— свойства почвы: коэффициент внутреннего трения г, коэффициент внешнего трения (р, сцепление почвы С, плотность почвы р, скорость разрушения ур, угол сдвига у/.

4. Установлено, что составляющие тягового сопротивления имеют квадратичную зависимость от глубины обработки и скорости движения агрегата.

5. Получены аналитические зависимости для определения тягового сопротивления корпуса плуга, стойки СибИМЭ, лапы плоскореза - глубокорыхлите ля и щелереза. Они позволяют установить влияние углов а, £ ив, скорости движения, глубины обработки и свойств почвы на тяговое сопротивление рассмотренных рабочих органов при обеспечении плотности почвы в пределах агродопуска. Из полученных зависимостей следует, что для обеспечения степени крошения почвы в пределах агродопуска значения углов, характеризующих тип рабочего органа должны находиться в пределах:

— для корпуса плуга е = 20...30°, 0 = 35...45°;

— для стойки СибИМЭ с = 20...27°, в = 35...45°;

— для лапы плоскореза-глубокорыхлителя а= 20...27°, /?= 23...30°;

— для щелереза а = 23...27°.

Для обеспечения минимума тягового сопротивления при различных условиях работы значения углов, характеризующих тип рабочего органа, должны быть регулируемыми. Установлены параметры дополнительных крошителей для лапы плоскореза: акрои, = 30...35°, вкрош = 5... 10°.

6. Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость тягового сопротивления от параметров рабочих органов и свойств почвы. Для различных типов рабочих органов установлены:

— критический угол резания (крошения) екр = 35±3°;

— максимальная скорость движения агрегата С отвальными рабочими органами утах =11 км/ч.

7. На основе изучения кинематики движения различных агрегатов по неровностям рельефа поверхности поля установлено:

— колебания навесного и полунавесного орудий в горизонтальной плоскости незначительны и на характеристики глубины обработки и тягового сопротивления не оказывают влияния;

— для навесных орудий по мере удаления рабочих органов от опорного колеса среднеквадратические отклонения глубины обработки и тягового сопротивления возрастают, что необходимо учитывать при выборе параметров рабочего органа;

— для полунавесных орудий с двумя опорными колесами зависимости влияния месторасположения рабочих органов и опорных колес на характеристики тягового сопротивления и глубины обработки отдельных рабочих органов не прослеживаются. Они зависят от характеристик рельефа поверхности поля и свойств почвы;

— значения конструктивных параметров рабочих органов для обеспечения агротехнических показателей работы орудия в зависимости от исходного состояния рельефа поверхности поля и свойств почвы должны быть регулируемыми.

8. Рекомендуемые конструктивные параметры рабочих органов переданы в ЗАО ИПП «ТехАртКом» (г.Челябинск), ООО «Варнаагромаш» (с.Варна, Челябинская обл.), ОАО «Стерли-тамакский завод строительных машин» (г.Стерлитамак, Республика Башкортостан).

9. Расчеты показывают, что использование рабочих органов с регулируемыми приспособлениями для дополнительного крошения почвы обеспечивает экономическую эффективность при определенных сочетаниях крошения почвы и тягового сопротивления. Для корпуса плуга экономический эффект в сумме 317,5 руб./га обеспечивается при установке крошителя по углом 15° к направлению движения, а для плоскорежущей лапы экономический эффект в сумме 369,6 руб./га обеспечивается при установке крошителей под углом 10°.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Рахимов И.Р. Исследование и разработка адаптивных рабочих органов основной обработки почвы // Сб.рефератов научно-исследовательских работ аспирантов. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. - с.61-62.

2. Рахимов И.Р. Силы, действующие на рабочие органы почвообрабатывающих машин при изменяемых условиях работы // Вестник ЧГАУ, том 41, 2004. - с.139-143.

3. Капов С.Н., Рахимов И.Р., Файрушин Д.З., Устинова Е.А. Методические основы формирования парка почвообрабатывающих машин // Вестник ЧГАУ, том 41, 2004. - с.82-83.

4. Рахимов 3.С., Рахимов И.Р., Файрушин Д.З. Универсальные орудия для безотвальной обработки почвы // Тракторы и сельскохозяйственные машины, №5, 2004. — с.10-11.

5. Соловьев Н.М., Баган М.С., Рахимов И.Р. Прочностные расчеты лемеха из высокопрочного чугуна // Вестник ЧГАУ, том 46, 2005. — с.188-191.

6. Бледных В.В., Мазитов Н.К., Рахимов P.C., Ковалев Н.Г., Стоян C.B., Хлызов Н.Т., Рахимов И.Р., Коновалов В.Н., Ко-рочкин М.В. Влаго-, энерго-, ресурсосберегающий посевной

комплекс «Уралец» // Достижения науки и техники ЛПК, №2, 2006.-c.2-4.

7. Мударисов С.Г., Рахимов И.Р., Разбежкин Н.И. Моделирование процесса износа корпуса плуга // Достижения науки и техники ЛПК, №5, 2006. - с.42-43.

8. Бледных В.В., Мазитов Н.К., Рахимов P.C., Коновалов В.Н., Хлызов Н.Т., Стоян C.B., Рахимов И.Р. Универсальные энерго-, ресурсосберегающие почвообрабатывающие и посевные машины комплекса «Уралец» // Достижения науки и техники АПК, №9, 2006.-c.2-7.

9. Патент на изобретение № 2236102. Борона. Мазитов Н.К., Сахапов Р.Л., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2003107463. Приоритет от 18.03.2003 г.

10. Патент на полезную модель № 48691. Лаповый сошник. Стоян C.B., Мударисов С.Г., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2005118506. Приоритет от 14.06.2005 г.

11. Патент на полезную модель № 51331. Широкозахватный блочно-модульный сельскохозяйственный агрегат. Стоян C.B., Алабугин С.П., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2005103958. Приоритет от 14.02.2005 г.

12. Патент на полезную модель № 53100. Рабочий орган плоскореза — рыхлителя. Стоян C.B., Мударисов С.Г., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2005118505. Приоритет от 14.06.2005 г.

13. Патент на полезную модель № 56106. Корпус плуга. Мударисов С.Г., Стоян C.B., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2006104151. Приоритет от 10.02.2006 г.

Подписано в печать 17.11.2006 г.

Формат 60x84/16.

Объем 1,0 уч.-изд.л.

Тираж 100 экз.

Заказ № 365

УОП ЧГАУ

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Анализ рабочих органов для основной обработки почвы

1.2. Влияние параметров рабочих органов почвы на качество основной обработки почвы

1.3. Модели почвенной среды

1.4. Анализ работ по исследованию параметров рабочих для органов основной обработки почвы

1.5. Пути улучшения качества обработки почвы и снижения тягового сопротивления

1.6. Цели и задачи исследования

2. Модель взаимодействия клина с почвой

2.1. Общее сопротивление клина

2.2. Составляющие общего сопротивления двугранного клина

2.3. Составляющие общего сопротивления трехгранного клина

2.4. Выводы по главе

3. Методика исследований

3.1. Методика получения и подготовки входных данных

3.2. Методика генерации профиля рельефа поля

3.3. Методика проведения лабораторных исследований

3.4. Методика проведения полевых опытов

4. Анализ и оценка тягового сопротивления рабочих органов основной обработки почвы

4.1. Сравнительный анализ модели двугранного и трехгранного клиньев с экспериментальными данными

4.2. Определение тягового сопротивления различных рабочих органов для основной обработки почвы

4.2.1. Тяговое сопротивление корпуса плуга

4.2.2. Тяговое сопротивление стойки СибИМЭ

4.2.3. Тяговое сопротивление лапа плоскореза -глубокорыхлителя

4.2.4. Тяговое сопротивление лапы плоскореза -глубокорыхлителя с дополнительными крошителями

4.2.5. Тяговое сопротивление щелереза

4.3. Анализ тягового сопротивления различных рабочих органов для основной обработки почвы

4.4. Выводы по главе

5. Влияние конструктивной схемы и места расположения рабочих органов на раме орудия на тяговое сопротивление рабочих органов

5.1. Расчетные схемы агрегатов

5.2. Уравнения колебаний корпусов плуга для различных конструктивных схем

5.2.1. Навесной плуг с одним опорным колесом

5.2.2. Навесные и полунавесные плуги с двумя опорными колесами

5.3. Выводы по главе

6. Рекомендации производству и технико-экономические показатели внедрения

6.1. Рекомендации производству

6.2. Технико-экономическая эффективность применения корпуса плуга и лапы плоскореза-глубокорыхлителя с дополнительными крошителями

Актуальность темы. В концепции развития сельскохозяйственной техники до 2010 года намечено создание комбинированных, универсальных и унифицированных машин нового поколения, обеспечивающих максимальную производительность при минимальных затратах средств и выполняющих за один проход несколько технологических операций без снижения качественных показателей работы орудия и при надежности машин на уровне и выше зарубежных аналогов.

Над решением данной проблемы работают многие исследователи. На кафедре «Почвообрабатывающие и посевные машины» эта работа выполняется в следующих направлениях [8,9, 54,96]:

• разработка комбинированных универсальных и унифицированных машин и рабочих органов для основной обработки почвы;

• разработка комбинированных, универсальных и унифицированных машин для дополнительной обработки почвы и посева.

Поставленную проблему в направлении создания и совершенствовании рабочих органов для основной обработки почвы можно решить по следующим основным направлениям:

• установкой на раму орудия нескольких разнотипных рабочих органов, выполняющих каждый отдельную операцию;

• разработкой и созданием новых рабочих органов;

• совершенствованием существующих рабочих органов за счет создания возможности регулирования конструктивных параметров рабочих органов, обеспечивающих выполнение агротехнических требований при минимальном тяговом сопротивлении;

• использованием рабочих органов с регулируемыми дополнительными приспособлениями, обеспечивающими выполнение качественных показателей работы орудия.

Последние два направления совершенствования рабочих органов в создавшейся экономической ситуации являются более перспективными, поскольку позволяют регулированием конструктивных параметров или установкой дополнительных приспособлений обеспечить существующими рабочими органами выполнение агротребований по крошению почвы без проведения дополнительной обработки, что снижает удельную металлоемкость и тяговое сопротивление орудия, одновременно повышая производительность агрегата. Улучшение качественных показателей работы агрегата в конечном итоге повышает урожайность возделываемых культур. В связи с этим тема диссертации, направленная на решение этих задач, является актуальной и имеет народнохозяйственное значение.

Цель работы. Совершенствование различных типов рабочих органов для основной обработки почвы путем обоснования параметров на основе моделирования процесса взаимодействия клина с почвой для обеспечения выполнения агротребований при изменении физико-механических свойств почвы.

Объект исследования. Технологический процесс взаимодействия различных типов рабочих органов машин для основной обработки с почвой.

Предмет исследования. Закономерности изменения сил, действующих на различные типы рабочих органов при изменении конструктивных и технологических параметров рабочих органов и свойств почвы.

Научная новизна. Составлена математическая модель процесса взаимодействия клина с почвой и впервые получены аналитические зависимости для определения составляющих сил, действующих на двух- и трехгранные клинья с учетом напряженно-деформированного состояния почвенного пласта. Показано, что в классе напряженно-деформированного состояния разрушение почвы описывается теорией Кулона-Мора, а нормальная составляющая сил сопротивления клиньев может быть выражена через нормальные напряжения, возникающие на поверхности клиньев. Получены аналитические выражения для определения сил, действующих на различные типы рабочих органов для основной обработки почвы, в зависимости от их конструктивных параметров и свойств почвы. Установлены уравнения регрессии, описывающие характер изменения сил, действующих на различные типы рабочих органов в зависимости от их параметров и свойств почвы. Установлено влияние характеристик рельефа поля, конструктивной схемы орудия и месторасположения рабочих органов на раме орудия на изменение глубины обработки и характер сил, действующих на рабочие органы.

Практическая ценность. Определен диапазон изменения конструктивных параметров рабочих органов, обеспечивающих выполнение агротребований для различных условий работы. Разработаны рекомендации по совершенствованию параметров рабочих органов на основе регулирования углов двух- и трехгранного клиньев и установки дополнительных приспособлений на крыле отвала и на лемехе рабочего органа для регулирования направлений траекторий перемещения почвы с целью получения крошения почвы в пределах агро-допуска при минимальных значениях тягового сопротивления.

Полученные и обоснованные параметры рабочих органов способствуют улучшению качества работы почвообрабатывающих машин при минимальном их тяговом сопротивлении и повышению урожайности возделываемых культур.

Работа выполнена согласно межведомственной координационной программе о фундаментальных и приоритетных прикладных исследованиях по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001 - 2005 гг. «Научные основы формирования и функционирования эффективного агропромышленного производства» по направлению 02.01 «Разработать новое поколение экологически безопасных ресурсосберегающих машинных технологий и создать комплекс конкурентоспособных технических средств для устойчивого производства приоритетных групп сельскохозяйственной продукции для растениеводства», где Челябинский государственный агроинженерный университет является исполнителем.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследования использованы на Стерлитамакском заводе строительных машин при создании комплекса машин противоэрозионной обработки почвы, в ЗАО ИПП «ТехАрт-Ком» г.Челябинска для совершенствования параметров рабочих органов почвообрабатывающих машин, а также на заводе «Варнаагромаш» с.Варна Челябинской области при проектировании рабочих органов машин основной обработки почвы.

На защиту выносятся следующие научные положения:

• модели взаимодействия двух- и трехгранного клина с почвой для определения тягового сопротивления при различных свойствах почвы;

• расчетные схемы и аналитические зависимости взаимодействия рабочих органов с почвой при различных конструктивных схемах орудия и месте их установки на раме орудия при движении по случайному рельефу поля;

• результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению сил, действующих на различные типы рабочих органов;

• рациональные параметры рабочих органов и приспособлений для регулирования крошения почвы в пределах агродопуска.

Апробация. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ЧГАУ в 2000 - 2006 гг. и БГАУ в 2005 -2006 гг.

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в восьми научных статьях, по результатам исследования получено пять патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит введение, шесть глав, выводы и рекомендации. Список использованной литературы состоит из 136 наименований; работа содержит 95 рисунков, 21 таблицу и 9 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что основным направлением совершенствования рабочих органов для основной обработки почвы является создание рабочих органов с регулируемыми конструктивными параметрами, адаптированными к конкретным почвенно-климатическим условиям и рабочих органов с дополнительными приспособлениями для крошения почвы.

2. Показана целесообразность определения составляющих сил, действующих на различные типы рабочих органов, на основе учета скорости деформирования почвенного пласта и напряжений, возникающих при контакте почвы с рабочей поверхностью клина.

3. Разработана математическая модель и получены аналитические зависимости для определения составляющих сил, действующих на двух- и трехгранный клин, с учетом нормального напряжения, возникающего на площадке контакта клина с почвой, которые связывают:

- конструктивные параметры клиньев: для двугранного - угол постановки клина к дну борозды а и ширину клина Ь\ для трехгранного - угол постановки клина ко дну гик стенке борозды в, ширина клина Ь;

- технологические параметры - глубина хода клина а, скорость движения клина v;

- свойства почвы: коэффициент внутреннего трения г, коэффициент внешнего трения (р, сцепление почвы С, плотность почвы р, скорость разрушения vp, угол сдвига у/.

4. Установлено, что составляющие тягового сопротивления имеют квадратичную зависимость от глубины обработки и скорости движения агрегата.

5. Получены аналитические зависимости для определения тягового сопротивления корпуса плуга, стойки СибИМЭ, лапы плоскореза - глубокорыхлителя и щелереза. Они позволяют установить влияние углов a, s и в, скорости движения, глубины обработки и свойств почвы на тяговое сопротивление рассмотренных рабочих органов при обеспечении плотности почвы в пределах агродопуска. Из полученных зависимостей следует, что для обеспечения степени крошения почвы в пределах агродопуска значения углов, характеризующих тип рабочего органа должны находиться в пределах:

- для корпуса плуга е = 20.30°, 0 = 35.45°;

- для стойки СибИМЭ е = 20.27°, 9 = 35.45°;

- для лапы плоскореза-глубокорыхлителя а= 20.27°,/?= 23.30°;

- для щелереза а = 23.27°.

Для обеспечения минимума тягового сопротивления при различных условиях работы значения углов, характеризующих тип рабочего органа, должны быть регулируемыми.

Установлены параметры дополнительных крошителей для лапы плоскореза: в-крош = 30.35 , 9кр0ш = 5. 10 .

6. Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость тягового сопротивления от параметров рабочих органов и свойств почвы. Для различных типов рабочих органов установлены:

- критический угол резания (крошения) екр = 35±3°;

- максимальная скорость движения агрегата с отвальными рабочими органами vmax = 11 км/ч.

7. На основе изучения кинематики движения различных агрегатов по неровностям рельефа поверхности поля установлено:

- колебания навесного и полунавесного орудий в горизонтальной плоскости незначительны и на характеристики глубины обработки и тягового сопротивления не оказывают влияния;

- для навесных орудий по мере удаления рабочих органов от опорного колеса среднеквадратические отклонения глубины обработки и тягового сопротивления возрастают, что необходимо учитывать при выборе параметров рабочего органа;

- для полунавесных орудий с двумя опорными колесами зависимости влияния месторасположения рабочих органов и опорных колес на характеристики тягового сопротивления и глубины обработки отдельных рабочих органов не прослеживаются. Они зависят от характеристик рельефа поверхности поля и свойств почвы;

- значения конструктивных параметров рабочих органов для обеспечения агротехнических показателей работы орудия в зависимости от исходного состояния рельефа поверхности поля и свойств почвы должны быть регулируемыми.

8. Рекомендуемые конструктивные параметры рабочих органов переданы в ЗАО ИПП «ТехАртКом» (г.Челябинск), ООО «Варнаагромаш» (с.Варна, Челябинская обл.), ОАО «Стерлитамакский завод строительных машин» (г.Стерлитамак, Республика Башкортостан).

9. Расчеты показывают, что использование рабочих органов с регулируемыми приспособлениями для дополнительного крошения почвы обеспечивает экономическую эффективность при определенных сочетаниях крошения почвы и тягового сопротивления. Для корпуса плуга экономический эффект в сумме 317,5 руб./га обеспечивается при установке крошителя под углом 15° к направлению движения, а для плоскорежущей лапы экономический эффект в сумме 369,6 руб./га обеспечивается при установке крошителей под углом 10°.

1. Алшынбай М.Р. Сборник научных статей по механизации сельского хозяйства. Алматы, КазНИИМЭСХ, 1999. 344 с.

2. Анисимов М.И., Косилов Н.И. и др. Зональные системы земледелия Челябинской области. СО ВАСХНИЛ, ЮжУралНИИЗ, производственное управление сельского хозяйства Челябинского облисполкома. Челябинск, 1981.-378 с.

3. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. М.: Высшая школа, 1976.

4. Багиров И.З. Исследований деформаций и сопротивлений грунта при взаимодействии клина на различных скоростях. Авто-реф.дис.канд.техн.наук. Минск, БелНИИЗ, 1963. 24 с.

5. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. М.: Машиностроение, 1994.-432 с.

6. Бледных В.В. Основные закономерности процесса движения почвы по трехгранному клину // Динамика почвообрабатывающих агрегатов и рабочие органы для обработки почвы. Науч.тр.ЧИМЭСХ, Челябинск, 1982. с.4-14.

7. Бледных В.В. Совершенствование рабочих органов почвообрабатывающих машин на основе математического моделирования технологических процессов. Дисс.докт.техн.наук. Л., 1989. 240 с.

8. Бледных В.В., Мазитов Н.К., Рахимов Р.С., Ковалев Н.Г., Стоян С.В., Хлызов Н.Т., Рахимов И.Р., Коновалов В.Н., Корочкин М.В. Влаго-, энерго-, ресурсосберегающий посевной комплекс «Уралец» // Достижения науки и техники АПК, №2,2006. с.2 - 4.

9. Бледных В.В., Мазиюв ILK., Рахимов Р.С., Коновалов В.Н., Хлызов Н.Т., Стоян С.В., Рахимов И.Р. Универсальные энерго-, ресурсосберегающие почвообрабатывающие и посевные машины комплекса «Уралец» // Достижения науки и техники АПК, №9, 2006. с.2-7.

10. Бледных В.В., Свечников П.Г. История создания плуга. Челябинск, ЧГАУ, 1992.-40 с.

11. Буромский В.И. Новый метод построения крошащих рабочих поверхностей плужных корпусов на технологических основаниях // Сб.трудов по земледельческой механике. Т.2, М.: Сельхозгиз, 1954. -с.28-37.

12. Бурченко П.Н. Механико-технологическое обоснование параметров почвообрабатывающих машин нового поколения для работы в оптимальном диапазоне скоростей. Автореф.дисс.докт.техн.наук. М., 1987. 42 с.

13. Бурченко П.Н. Механико-технологические основы почвообрабатывающих машин нового поколения. М.:ВИМ, 2002. 212 с.

14. Бухгольц Н.Н. Основной курс теоретической механики. 41. М.:Наука, 1969.-468 с.

15. Быстров М.П. О распределении давления на рабочей поверхности трехгранного клина // Почвообрабатывающие машины и динамика агрегатов. Тр. ЧИМЭСХ, вып.46, Челябинск, 1969. с.28-34.

16. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. М.: Колос, 1965. 135 с.

17. Ветохин В.И. Модель крошения почвы под действием клина // Тракторы и сельскохозяйственные машины, №10, 1994. с.25-27.

18. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. М.:Машино-строение, 1971. 360 с.

19. Виноградов В.И. Деформация почвы под воздействием рабочего органа культиватора плоскореза // Вопросы эксплуатации машинно-тракторного парка. Тр.ЧИМЭСХ, вып. 100, Челябинск, 1975. с.48-56.

20. Виноградов В.И. Сопротивление рабочих органов лемешного плуга и методы снижения энергоемкости пахоты. Дисс.докт.техн.наук. Челябинск, 1969.-438 с.

21. Виноградов В.И., Морозов Н.И. Зубчатый лемех // Материалы НТС ВИСХОМ «Усовершенствования орудий для основной обработки почвы», вып.№5, М.,1959 с.494-530.

22. Виноградов В.И., Семенов Г.А. Влияние скорости нагружения на величину временного сопротивления почвы // Вопросы эксплуатации машинно-тракторного парка. Тр.ЧИМЭСХ, вып.33, Челябинск, 1970. с.26-30.

23. Воронков И.М. Курс теоретической механики. М.: Гос.изд-во технико-теоретической лит-ры, 1953. 552 с.

24. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978.-447 с.

25. Гаюпов Х.Э. Технологическое обоснование параметров и исследование устойчивости плоскореза щелевателя. Дисс.канд.техн.наук. Челябинск, 1978.- 183 с.

26. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1997. 479 с.

27. Гордеев О.В. Моделирование на ЭВМ движения пласта по поверхности плоскорежущего рабочего органа // Почвообрабатывающие агрегаты и динамика агрегатов. Сб.науч.тр.ЧИМЭСХ, Челябинск, 1990. с.22-26.

28. Горячкин В.П. Собрание сочинений. М: Колос, 1965. Т.1 - 720 с.

29. Горячкин В.П. Собрание сочинений. М: Колос, 1965 Т.2 - 480 с.

30. ГОСТ 23728.23730 88 Техника сельскохозяйственная. Основные положения, показатели и меюды экономической оценки. М: Госкомитет СССР по стандартам, 1988. - 25 с.

31. Грибановский А.П. Исследование рабочего процесса и обоснование параметров плоскорезных орудий, их разработка и внедрение. Дисс.докт.техн.наук. Ллма-Ата, 1982. 340 с.

32. Грунтоведение. Под ред. В.Г.Трофимова 6 изд., перераб. и доп.- М.: Изд-во МГУ, 2005.-1024 с.

33. Гудков А.Н. Теоретические основы скоростной обработки солонцовых почв // Вестник с/х науки, 1969, №1. с.20-25.

34. Гудков А.Н. Теоретические основы рабочих процессов сельскохозяйственных машин. Земледельческая механика. Т.8. М.:Машиностроение, 1964.

35. Гячев J1.B. Теория лемешно-отвальной поверхности. Зерноград, АЧИМСХ, 1961.-318 с.

36. Далин А.Д. Исследования по резанию грунтов плужными и фрезерными ножами. Сб. статей «Резание грунтов». М.: Изд. Акад. наук СССР, 1951.

37. Деграф Г.А. Обоснование технических средств для фронтальной вспашки. Автореф.дисс.докг.техн.наук. Алматы, 1994.-40 с.

38. Дорохов А.П. Совершенствование технологии и механизации возделывания и уборки картофеля. Дисс.докт.техн.наук. Челябинск, 1989.-449 с.

39. Дорохов А.П., Виноградов В.И. Индустриальная технология производства картофеля с использованием широкозахватных агрегатов. Челябинск: ЧИМЭСХ, 1987.-80с.

40. Дьяченко Г.Н., Антибас И. Характер перемещения почвы по поверхности клинового рабочего органа // Вестник ДГТУ, Ростов на Дону, 2003. -Т.З., № 1 (15). с. 53-60.

41. Есенжанов С.З. Исследование устойчивости хода полунавесных плугов в горизонтальной плоскости. Дисс.канд.техн.наук. Челябинск, 1970. -189с.

42. Желиговский В.А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии сельскохозяйственных материалов. Тбилиси: Грузинский СХИ, 1970. 148 с.

43. Завора В.А. Пути совершенствования механизированной технологии возделывания картофеля в условиях Алтая. Барнаул, 1995. 59с.

44. Зеленин А.Н. Разрушение мерзлых грунтов резанием, ударом и вибрацией. М., ЦИНТИАМ, 1962. 89 с.

45. Зеленин А.Н. Резание грунтов. М.: Наука, 1959. 360 с.

46. Зеленин А.Н., Баловиев В.И., Керов И.П. Машины для землеройных работ. М.: Машиностроение, 1975. 424 с.

47. Зенков P.JI. Механика насыпных грунтов. М.: Машиностроение, 1964. -270 с.

48. Иофинов А.П., Мударисов С.Г. Анализ взаимодействия дискового рабочего органа с почвой // Сб.иауч.тр. «Совершенствование конструкций и методов эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники». Уфа, 1995. с.15-18.

49. Капов С.Н. Механико-технологические основы разработки энергосберегающих почвообрабатывающих машин. Дисс.докт.техн.наук. Челябинск, 1999.-355 с.

50. Капов С.Н. Обоснование параметров плоскореза щелевателя. Дисс.канд.техн.наук. Челябинск, 1987.-241 с.

51. Капов С.Н., Рахимов И.Р. Модели почвы в земледельческой механике // Тезис доклада на XL научно-технической конференции ЧГАУ, Челябинск, 2001.-с.322.324.

52. Капов С.Н., Рахимов И.Р., Файрушин Д.З., Устинова Е.А. Методические основы формирования парка почвообрабатывающих машин // Вестник ЧГАУ, том 41, 2004. С.82.83.

53. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины: Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1980. -671 с.

54. Клиопа Г.И. Влияние скорости на усилие резания грунта. М.: Авто-трансиздат, 1958.

55. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1969.-584 с.

56. Косте Ж., Санглера Г. Механика грунтов. Пер. с франц. М.: Стройиздат, 1989.-455 с.

57. Кушнарев А.С. Механико-технологические основы процесса воздействия рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий на почву. Дисс.докт.техн.наук. Мелитополь, 1980.-328 с.

58. Кушнарев А.С. Реологическая модель почв при воздействии на них почвообрабатывающих органов // Вопросы механизации сельского хозяйства. Т. 17. Мелитополь, 1971.

59. Лаврухин В.А. Механико-технологические основы проектирования развертывающихся лемешно-отвальных поверхностей. Дисс.докт.техн.наук. Зерноград, 1991.-487 с.

60. Латыпов P.M., Маринин С.П. и др. Совершенствование технологии и рабочих органов для предпосадочной обработки почвы под картофель // Вестник ЧГАУ, №45, 2005.

61. Листопад Г.Е., Демидов Г.К. и др. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Агропромиздат, 1986. - 688 с.

62. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. М.: Энергия, 1970.-80 с.

63. Логинов Л.Н., Косилов Н.И. и др. Зерноуборочные комбайны двухфазного обмолота / Учебн. пособие для студентов ВУЗов по агроинженер-ной специальности. М.: Информационно-аналитический и консалтинговый центр, 1999. - 336 с.

64. Лойцянский Л.Г. Мехаиика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. 840 с.

65. Луканин Ю.В. Исследование воздействия клина на почву. Авто-реф.дисс.канд.техн.наук. Челябинск, 1965.-22 с.

66. Лурье А.Л., Любимов А.И. Широкозахватные почвообрабатывающие машины. Л.:Машиносгроение, 1981.-270 с.

67. Любимов А.И., Рахимов Р.С., Янкелевич В.Г. Элементы системы автоматизированного проектирования широкозахватных почвообрабатывающих машин. Челябинск, ЧИМЭСХ, 1988. 75 с.

68. Максимов И.И. Обоснование параметров рабочего органа для глубокой безотвальной обрабожи почвы на склонах. Дисс.канд.техн.наук. Чебоксары 1984. - 180 с.

69. Маслов Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. М.: Высшая школа, 1968. 235 с.

70. Мацепуро М.Е. Вопросы земледельческой механики. Минск: Гос.изд-во БССР, 1959.-388 с.

71. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Колос, 1980. - 112 с.

72. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники / Под. ред. Н.С.Власова. М.: Колос, 1979. - 399 с.

73. Милюткин В.А. Влияние параметров и скорости движения рабочего органа на процесс разрушения почвенного пласта // Тр.ВИМ, т.82, М., 1978.-с. 67-76.

74. Модуль МС212. Техническое описание. Королев: ООО "Научно-производственное предприятие "МЕРА", 2002. 116 с.

75. Мударисов С.Г. Моделирование воздействия рабочих органов на почву // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2005, №5, с 8-11.

76. Мударисов С.Г. Моделирование процесса взаимодействия рабочих органов с почвой // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2005, №7, с 27-30.

77. Мударисов С.Г. Совершенствование конструкции и управление качеством работы почвообрабатывающих дисковых орудий в целях повышения их эффективности. Дисс.канд.техн.наук. Уфа, 1996. 211с.

78. Мударисов С.Г., Рахимов И.Р., Разбежкин Н.И. Моделирование процесса износа корпуса плуга // Достижения науки и техники АПК, №5, 2006. -с.42-43.

79. Нерпин С.В., Чудновский А.Ф. Физика почв. М.: Наука, 1967. 583 с.

80. Осадчий А.П. Сравни 1ельный теоретический анализ тяговых сопротивлений клина при косом и лобовом резании // Земледельческая механика. Сб.тр. М.: Машиностроение, 1969. - Т. 12. - с. 327-337.

81. ОСТ 102.18 2001. Испьпания сельскохозяйственной техники. Методы экономической оценки. - М.: Минсельхоз России, 2001. - 36 с.

82. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование агрофизических характеристик почвы для нормирования воздействия на с.х. машины». ЧИМЭСХ, Челябинск, 1986. 307с.

83. Панов И.М. Механико-технологические основы расчета и проектирования почвообрабатывающих машин с ротационными рабочими органами. Автореф.дисс.докт.техн.наук. Челябинск, 1984. 36 с.

84. Патент на изобретение № 2236102. Борона. Мазитов Н.К., Сахапов P.JL, Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2003107463. Приоритет от 18.03.2003 г.

85. Патент на полезную модель № 48691. Лаповый сошник. Стоян С.В., Му-дарисов С.Г., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2005118506. Приоритет от1406.2005 г.

86. Патент на полезную модель № 51331. Широкозахватный блочно-модульный сельскохозяйственный агрегат. Стоян С.В., Алабугин С.П., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2005103958. Приоритет от 14.02.2005 г.

87. Патент на полезную модель № 53100. Рабочий орган плоскореза рыхлителя. Стоян С.В., Мударисов С.Г., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2005118505. Приоритет от 14.06.2005 г.

88. Патент на полезную модель № 56106. Корпус плуга. Мударисов С.Г., Стоян С.В., Рахимов И.Р. и др. Заявка № 2006104151. Приоритет от1002.2006 г.

89. Печерцев Н.А. Исследование процесса взаимодействия рабочих органов культиватора плоскореза с почвой. Автореф.дисс.канд.техн.наук, Челябинск, 1974.-29 с.

90. Пигулевский М.Х. Основы и методы экспериментального изучения почвенных деформаций / В кн. «Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин», т.2, М., 1936.-с. 47-51.

91. Подскребко М.Д. Влияние скорости деформации на сопротивление почвы растяжению//Тр.ЧИМЭСХ, вып.56, Челябинск, 1970. с. 126-136.

92. Подскребко М.Д. Повышение эффективности использования тракторных агрегатов на основной обработке почвы. Дисс.докт.техн.наук. Челябинск, 1975.-391 с.

93. Прандтль Я., Титьепс О. Гидро и аэромеханика. Т.2, ОНТИ НКПТ СССР. М., 1935.

94. Рахимов З.С., Рахимов И.Р., Файрушин Д.З. Универсальные орудия для безотвальной обработки почвы // Тракторы и сельскохозяйственные машины, №5, 2004. с. 10. 11.

95. Рахимов И.Р. Исследование и разработка адаптивных рабочих органов основной обработки почвы // Сб.рефератов научно-исследовательских работ аспирантов. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. с.61 .62.

96. Рахимов И.Р. Определение величины колебаний корпуса плуга в процессе работы // Тезис доклада на юбилейной XLV Международной научно-технической конференции «Достижения науки агропромышленному производству», Челябинск, 2006. -С.27.30.

97. Рахимов И.Р. Силы, действующие на рабочие органы почвообрабатывающих машин при изменяемых условиях работы // Вестник ЧГАУ, том 41, 2004.-с.139.143.

98. Рахимов И.Р., Тарасов К.А. Методика тензометрирования почвообрабатывающих машин с использованием миниЭВМ // Тезис доклада на XL научно-технической конференции ЧГАУ, Челябинск, 2001.-с. 146. 147.

99. Рахимов Р.С. Исследование хода полунавесных плугов по глубине вспашки. Дисс.канд.техн.наук. Челябинск, 1971.- 197с.

100. Рахимов Р.С. Повышение эффективности технологического процесса работы противоэрозионных почвообрабатывающих машин. Дисс.докт.техн.наук. Челябинск, 1990.-434 с.

101. Ю4.Рейнер М. Реология. М.: Наука, 1965.- 178 с.

102. Рогоза В.Е. Сопротивление почвы резанию / Тр.ЧИМЭСХ, вып.135, 1978.-С.63-66.

103. Савельев А.В. Исследование зависимости статистических характеристик сопротивления деформаторов от технологического состояния почвы. Ав-тореф.дис.канд.техн.наук. Уфа, 1988.-20 с.

104. Свечников П.Г. Обоснование параметров плоскорежущей лапы с переменным углом решния для глубокого рыхления почвы. Дисс.канд.техн.наук. Челябинск, 1984.-217 с.

105. Сельскохозяйственные машины и оборудования // Машиностроение. Энциклопедия. Т. 16. Под ред. И.П.Ксеневич. М.: Машиностроение, 1998. с.113-121.

106. Сергеев Е.М. Грунтоведение. М.: Изд-во МГУ, 1959. 333 с.

107. ПО.Синеоков Г.Н. Проектирование почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1965.-311 с.

108. Ш.Синеоков Г.Н. Сопротивление почвы, возникающее при ее обработке. Автореф.дисс.кандлехи.наук. М, 1954.

109. Соколовский В.В. Сташка сыпучей среды. М.: Наука, 1976.-273 с.

110. Соловьев Н.М., Багап М.С., Рахимов И.Р. Прочностные расчеты лемеха из высокопрочного чугуна// Вестник ЧГАУ, том 46,2005. с. 188. 191.

111. Стандарт межгосударственный ГОСТ 10677 2001 «Устройство навесное заднее сельскохозяйственных тракторов классов 0,6 - 8. Типы, основные параметры и размеры». - 7 с.

112. Стандарт организации СТО АИСТ 10.4.6 2003 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины почвообрабатывающие». - 19 с.

113. Стандарт организации СТО АИСТ 4.1 2004 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для глубокой обработки почвы. Методы оценки функциональных показателей». - 30 с.

114. Старцев А.В. Экономическая оценка результатов НИОКР. Методические указания, Челябинск: ЧГАУ, 2004 9 с.

115. Степанов И.Н. Формы в мире почв. М: Наука, 1986. 190 с.

116. Сухов В.А. Определение иарамефов системы подачи сжатого газа импульсного газодинамического рыхлителя почвы // Почвообрабатывающие машины и динамика сельскохозяйственных агрегатов: Сб.тр.ЧИМЭСХ, Челябинск, 1989. с.51-59.

117. Терцаги К. Теория механики грунтов. Пер. с нем. М.: Госстройиздат, 1961.-507 с.

118. Типовые нормы выраб01ки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. Часть I (основная и предпосевная обработка почвы). М.: Колос, 1973. - 660 с.

119. Типовые нормы выработки и расхода топлива на сельскохозяйственные механизированные работы. М.: Россельхозиздат, 1981.-400 с.

120. Токушев Ж.Е. Теория и расчет орудий для глубокого рыхления плотных почв М.:Инфра-М, 2003. - 300 с.

121. Токушев Ж.Е. Технология, теория и расчет орудий для разуплотнения пахотного и нодиахогною горизонтов почвы. Автореф. дисс.докт.техн.наук. М., 2003. 56 с.

122. Тряпицын Д.А. Обоснование параметров чизельных рабочих органов с наклонными и криволинейными стойками для основной безотвальной обработки почвы. Дисс.канд.техн.наук. Москва, 1990.-271 с.

123. Фере Н.Э., Буйнов В.З., Еленев А.В. и др. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка. 2 изд, перераб. и доп. М.: Колос, 1978. - 255 с.

124. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. М.: Наука, 1975.-832 с.

125. Хачатрян Х.А. Стабильность работы почвообрабатывающих агрегатов. М.:Машиностроение, 1974. 206 с.

126. Хвыля К.С. О силе imi и плугов на повышенных скоростях // Сельскохозяйственная машина. №2, 1937. с. 17-21.

127. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. 640 с.

128. Шеметов Н.А. Обоснование параметров плоскореза щелевателя. Дисс.канд.техн.наук. Челябинск, 1983.-225 с.

129. Шеметов Н.А., Капов С.Н. Обоснование угла постановки долота щелере-за // Динамика почвообрабатывающих агрегатов и рабочие органы для обработки почвы. Тр. ЧИМЭСХ, 1982. с.33-37.

130. Шпаар Д, Шуманн 11. Выращивание картофеля. М.: Россельхозакадемия, 1997.-246 с.

131. Щучкин Н.В. Лемешные плуги и лущильники. М.:Машгиз, 1952.

132. Электронный анализатор влажности «Sartorius MA30-000V3». Инструкция по установке и эксплуатации. 36 с.

133. Ялалетдинов А.Р. Определение составляющей тягового сопротивления отвальной поверхности // Почвообрабатывающие машины и динамика сельскохозяйственных агрегатов. Сб.науч.тр. ЧИМЭСХ, Челябинск, 1989.-с. 20-22.