Содержание к диссертации
Введение
I. Состояние вопроса и задачи исследований 10
1.1 . Современное состояние и перспективы развития технологий и средств механизации обработки почвы в Иране 10
1.2. Агротехнические основы применения борон и требования к качеству боронования 16
І.З.Обзор конструкций существующих зубовых борон 20
1 АОсновные направления совершенствования зубовых борон 23
1.5.Классификация зубовых борон 34
1.6.Выводы .Цель и задачи исследований 37
Теоретические исследования 39
2.1 .Анализ теорий разрушения почвы 39
2.2.Крошение комков почвы в результате удара 43
2.3. Кинематический анализ работы качающихся зубьев с вертикальной осью вращения 47
2.3.1.Траектория движения зубьев 47
2.3.2.Скорость воздействия точек зуба на почву 49
2.3.3.Исследование зависимости скорости удара по комку почвы зубьями бороны от скорости движения 52
2.3.4.Исследование ускорения зуба 53
2.4.Силовой анализ работы зубовой бороны 54
2.4.1.Взаимодействие зуба бороны с комком почвы 54
2,4.2 .Расчет коэффициентов v, к и времени удара 57
2.4.3.Сопротивление зуба бороны 61
2.5.Сравнение объема взхрыхленной почвы одним зубом при работе зубовых борон 67
2.5.1. Объем взрыхленной почвы одним зубом существующих зубовых борон 67
2.5.2. Объем взрыхленной почвы одним зубом зубовых борон с качающимися зубьями 68
2.6.Выводы 69
III. Программа и методика экспериментальных исследований 71
3.1 Программа исследований 71
3.2 Программа и методика крошения комков почвы статическим сжатием и ударом 72
3.3 Программа и методика точечного измерения сопротивления зубьев в полевых условиях 76
3.4 Методика синхронного измерения сопротивления зубьев в полевых условиях 79
3.5-Методика измерения параметров колебательной системы кинематической пары бороны 84
IV. Результаты и анализ экспериментальных исследований 86
4.1 . Исследование степени неравномерности твердости почвы по линии движения зубьев бороны 86
4.2.Влияние влажности, размера и массы комков почвы на требуемую силу разрушения при статической нагрузке 87
4.3.Влияние размеров комков почвы и параметров зуба бороны на крошение почвы ударом 90
4.3.1 .Влияние влажности почвы и скорости удара на степень крошения почвы 91
4.3.2.Влияние расстояния между зубьями на степень крошения почвы . 93
4.4.Исследование закономерности изменения разности сил AF сопротивления почвы перемещению двух соседных зубьев бороны 94
4.5.Результаты синхронного измерения сопротивления зубьев в полевых условиях 96
4.6. Обоснование параметров кинематической пары бороны с применением методики многофакторного эксперимента 100
4.7.3ависимость степени крошения почвенных комков от основных параметров процесса боронования 109
4.8.Выводы 119
V. Разработка и испытание зубовой бороны с качающимися зубьями 122
5.1.Разработка технического задания и конструкции бороны 122
5.2.Лабораторно-полевые испытания экспериментальной бороны 124
5.3.Эффективность применения бороны и направления использования качающихся зубьев 128
5.4. Расчет экономической эффективности применения зубовых борон с активными рабочими органами 130
VI. Общие выводы 132
VII. Список литературы 13 5
VIII. Приложения 143
- Современное состояние и перспективы развития технологий и средств механизации обработки почвы в Иране
- Кинематический анализ работы качающихся зубьев с вертикальной осью вращения
- Программа и методика крошения комков почвы статическим сжатием и ударом
- Исследование степени неравномерности твердости почвы по линии движения зубьев бороны
Введение к работе
Обеспечение безопасными продуктами питания растущего населения в мире -одна из основных проблем , стоящая перед человечеством на ближайшие десятилетия.
Известный ученый - селекционер, лауреат Нобелевский премии Н.Борлауг отмечает, что " одной из наиболее серьезных задач, которые предстоит решать человечеству в XXI веке, является производство достаточного количества продовольствия для населения и при этом обеспечение защиты окружающей среды "[50].
По прогнозу ФАО (на период 2000...2030 гг.) мировое производство зерна будет увеличиваться в среднем на 1,3 % в год . К 2030г. доля развивающихся стран в мировом производстве зерновых должна повыситься до 72 % (с 53 % в 1961 ...1963гг. и 66 % в 1995... 1997 гг. )[32].
В России планируется в ближайшие годы увеличить производство зерна до 100 млн.т в год , а в отдаленной перспективе (2015...2017гг.) довести урожайность зерновых культур до среднемировых показателей (27...30 ц/га) и стабилизировать валовое производство зерна на уровне 150... 170 млн.т [43,77].
В Иране также планируется увеличение производства зерна к 2014г с 12,4 млн.т до 18 млн.т [39],
Достижение указанного объема производства зерна будет осуществляться за счет повышения интенсивности использования земельных ресурсов. В связи с этим возникает проблема по совершенствованию технологического обеспечения сельского хозяйства и внедрения более совершенных систем ведения сельского хозяйства , которые включают новые системы обработки почвы, совершенные машины, применение феромонов и других перспективных технологий без использования экотоксичных химикатов, а также широкое использование специальных вспомогательных компьютерных систем [32].
В современных условиях из-за несовершенства технологий обработки почвы и посева биоклиматический потенциал используется всего на 30...40 % , а генетические возможности сортов сельскохозяйственных культур реализуются лишь на 25...30 % [77]. Отрицательно сказывается на урожайности переуплот- нение почвы ходовыми системами машин .
В последние годы в связи с повышением массы тракторов и с.х. машин давление ходовых систем на почву увеличилось в 3...6 раз, а число проходов агрегатов по одному следу возросло в 10...12 раз [43].
К настоящему времени установлено, что интенсивная обработка почвы приводит к ряду серьёзных отрицательных последствий, чрезмерное распыление пахотного слоя вызывает ветровую эрозию почвы, увеличивает потери гумуса и влаги, обусловливает переуплотнение подпахотных слоев [53,54,73].
Почвообработка остается наиболее энергоёмким производственным процессом.С учетом затрат на транспортировку, хранение и переработку каждая пищевая калория в промышленно развитых странах обходится потребнителю в среднем в 10... 15 калорий ископаемой энергии . Расход дизельного топлива только на обработку почвы при производстве зерновых культур составляет 25...38 кг/га или 40 % к общему расходу топлива [50].
Чрезмерное потребление энергии обострило ряд проблем глобального характера, обозначило огромные противоречия между системами производства, защиты окружающей среды, методами управления, определило необходимость перехода на низкозатратные технологии производства с.-х. продукции [90].
Анализ состояния и перспектив развития почвообработывающих машин в России показывает, что в последные годы традиционные способы обработки почвы (соответственно и машины) заменяют новыми с углубленной дифференциацией по зонам и подзонам, возделываемым культурам, влажности почв, наличия сорняков и пожнивных остатков, рельефа поля и погодным условиям . Значительно расширялось применение минимальной обработки и комбинированных машин . Например, до 2010 года планируется внедрение в сельское хозяйство на 55...60 % пахотных площадей минимальной обработки почвы [45].
В то же время, как отмечено в концепции машинно-технологического обеспечения растениеводства России на период до 2010 года , номенклатура комбинированных агрегатов для совмещения операций предпосевной (финишной) обработки почвы применительно к различным почвенно-климатическим условиям недостаточна . Это требует широкого применения новых приемов известных под названием минимальной и мульчирующей обработки почвы, а также дифференцированного применения традиционных комбинированных орудий, совмещающих от двух до пяти операций.Для предпосевной (финишной) подготовки почвы на отдельных агрофонах нужны новые типы комбинированных культиваторов [77].
В связи с изложенным технической прогресс в сельском хозяйстве России и других странах направлен на создание нового поколения машин, обеспечивающих снижение энергетических затрат на обработку почвы, щадящие воздействия рабочих органов на почву, экологически безопасную обработку почвы новыми рабочими органами . Для обеспечения этих требований необходимо разработать научные основы создания почвощадящих экологически безопасных рабочих органов для низкозатратной обработки почвы.
Эта задача имеет важное значение также для сельского хозяйства Ирана, где ежегодно механической обработке подвергается 32,5 млрд.м3 объема почвы. При этом используются различные способы, приемы и системы обработки, применение которых не всегда оправдано и эффективно .
До 23 % объема почвы обрабатывается примитивными орудиями, приводимыми в движение мускульной силой человека, 2 % - мускульной силой животных и лишь 75 % - механической энергией двигателей тракторов и мотоблоков . Исследований по применению различных способов и систем обработки почвы и обоснованию наиболее эффективных машин для конкретных условий хозяйствования проводится недостаточно.Современные машинные технологии на базе нового поколения комбинированых машин недоступны для мелких ферм,в которых сосредоточно более 85 % обрабатываемой земли [94].
Проблема энерго- и ресурсосбережения при высоком качестве предпосевной(финишной ) обработки для условий Ирана может быть решена применением малоэнергоемких однооперационных и комбинированных почвообрабатывающих машин, рабочие органы которых осуществляют крошение и рыхление почвы сдвигом в сочетании с разрушением комков пульсирующей нагрузкой, вызывающей колебания деформируемой среды [25,36].
Исследования, выполненные нами на кафедре "Сельскохозяйственные машины" РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева под руководством профессора В.М.Халанского, а также материалы исследований, представленные в работах Г.Н.Синеокова, И.М.Панова, И.К.Макарца, Б.А.Кина и др., позволили сформулировать гипотезу о том, что переменное сопротивление почвы движению зубьев бороны может быть использовано для вынужденных самоколебаний кинематической пары двух зубьев за счет постоянно изменяющейся разницы сил сопротивления на каждом зубе и достижения таким путем интенсификации крошения почвы.
Настоящая работа посвящена разработке комплексной методики исследования и определения изменчивости свойств почвы, характеризующих её сопротивляемость движению рабочих органов (твердость, сопротивление сдвигу, плотность); разработке конструктивной схемы комбинированной и зубовой борон, снабженных самоколеблющимися парами зубьев; исследованию динамики движения двух соседних зубьев, образующих кинематическую пару бороны, обоснованию её параметров при использовании в конструкции комбинированной и зубовой борон; лабораторным исследованиям и полевым испытаниям модели экспериментальной бороны и анализу полученных результатов.Применение предложенного способа интенсификации крошения почвы зубовой бороной позволяет существенно повысить качество рыхления почвы и уничтожения сорняков.
В работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований и материалы сравнительных испытаний экспериментального образца зубовой бороны при предпосевной обработке почвы на полевой опытной станции МСХА.
На защиту выносятся следующие основные положения: - обзор направлений совершенствования и классификация зубовых борон; - методика и результаты одновременных измерений плотности , твердости и сопротивления почвы, определения их изменчивости и взаимой корреляции; математические модели в виде уравнений регрессии, устанавливающие связи вынужденных колебаний зубьев и степени крошения почвы с конструктивными параметрами бороны, скоростью движения и глубиной обработки; конструктивно-технологическая схема и параметры зубовой бороны с колеблющимися зубьями с повышенной степенью крошения почвы и уничтожения сорняков.
Современное состояние и перспективы развития технологий и средств механизации обработки почвы в Иране
Иран находится на среднем востоке (рис. 1.1 ). Его территория составляет 160 млн.га, из которых только 51 млн.га пригодно для сельского хозяйства; реальная площадь сельскохозяйственных угодий составляет 19 млн.га, а ежегодно распахивается около 13 млн.га [37].
В сельском хозяйстве Ирана занято свыше 26,5 % населения.По данным министерства сельского хозяйства Ирана в 1998 году агропроизводстом , от занятости в котором полностью или частично зависит треть населения страны , было создано 26 % ВНП и 29,2 % ВВП [95],
К середине 1980-х годов в 2,65 млн хозяйств размером менее 50 га было сосредоточно более 85 % всей обрабатываемой земли.Почти половину из этих хозяйств составляли мелкие, имеющие до 2,0 га пашни.В их распоряжении находилось лишь 7 % обрабатываемых угодий , а 10 % земель сдавалось в аренду.
Приблизительно 40 % посевных площадей составляют орошаемые угодья, с которых получают основную долю сельскохозяйственной продукции.Вода для полива поступает из различных источников , включая глубокие колодцы, водохранилища, созданные на реках Карачай, Сефидруд, Диз и Карун, ручьи , а также традиционные иранские системы " Кяризов"-подземных галерей, собирающих неглубоко залегающие грунтовые воды у подножий гор.
Большая часть посевных площадей отведена под зерновые: пшеницу, ячмень и рис.Пшеницу и ячмень выращивают, главным образом, на богарных (неполивных) землях в западных, северных и северо-восточных областях страны, а рис - на орошаемых полях, на прибрежных территориях Каспийского моря ( свыше 80 % сбора риса приходится на прикаспийские провинции-Гилан, Мазендеран и Голистан).
К ведущим товарным культурам относятся также хлопчатник, сахарная свекла, масличные культуры и табак.Около 2/3 площадей хлопчатника находится в восточной части прикаспийских провинций и в Хорасане. До 60 % хлопка-волокна идёт на экспорт.Сахарная свекла производится в большинстве районов страны, а сахарный тростник- на юго-западе. Выращиваются также чай и табак, главным образом в Гилане и Мазендеране.Свыше 50 % сбора бобовых (фасоль,горох,чечевица и др.)- на севере страны и в центре, в провинции Исфахан [38].
В середине 1960-х годов , в связи с ростом городского населения, важное значение приобрело производство фруктов, орехов,овощей(картофеля и лука), дынь и других культур. Поэтому повсеместно получило распространение садоводство(цитрусовые, абрикосы, яблоки, персики , инжир, фисташки, хурма, финики, гранаты, апельсины,киви,лимоны, мандарины и др.),виноградство, овощеводство и бахчеводство.
Культивируются корнеплоды (лакричник) и лекарственные растения, которые идут в основном на экспорт.
Для выполнения технологических операций по обработке почвы, посеву, внесению удобрений и гербицидов, уборке разных культур применяют 167 тыс.тракторов, 5600 комбайнов,88 тыс. мотоблоков, 2500 косилок , много плугов, сеялок, борон и другой техники.Оснащенность техникой с.-х. производства составляет 38 тракторов и 10 комбайнов на 1000 га пашни.Несмотря на это уровень механизации сельского хозяйства Ирана составляет лишь 75 % , а доля ручного труда, основанного на мускульной силе человека и животных, составляет 25 % [95].
Ежегодно в Иране подвергается обработке около 32,5 миллиарда м3 почвы. На эти процессы затрачивается до 5,6 млн.т топлива.При выборе способов и систем обработки почвы не всегда учитываются особенности с.-х. Ирана с его различными почвенно-климатическими условиями .Следует отметить,что изучение и исследования в области использования различных способов обработки почвы и выбора лучшего из них в Иране проводится недостаточно.В Иране применяются следующие системы обработки почвы: 1.В зоне орошаемого земледелия можно выделить две системы: -система обработки под озимые культуры, включающая операции: а)послеуборочную обычную обработку (вспашка) отвальными 2 , 3 или 4-корпусными плугами(наиболее распространены трёхкорпусные плуги) и сразу же после нее мелкое рыхление дисковыми или зубовыми боронами (один раз или два раза); б)выравнивание и создание орошаемых гряд и борозд выравнивателями, грядоделателями и бороздоделателями. -система обработки под яровые культуры включает: а)послеуборочную обычную обработку отвальными плугами в летне-осенний период; б)ранневесеннюю мелкую обработку дисковыми и зубовыми боронами; в)выравнивание и создание орошаемых гряд и борозд выравнивателями, грядоделателями и бороздоделателями.
Для ухода за паром используются паровые культиваторы .
2.В зоне богарного земледелия система обработки почвы включает процессы: а) послеуборочную глубокую обработку (25...40см) чизельними плугами с долотообразными рыхлительями в летне-осенний период; б) в ранне-весенний период - мелкую обработку почвы (10...15см) чизельними плугами со стрельчатыми лапами; в) поздне-весеннюю поверхностную обработку почвы (7...10см) чизельными плугами со стрельчатыми лапами (после появления проростков сорняков проводят вспашку);
Кинематический анализ работы качающихся зубьев с вертикальной осью вращения
Предложенная конструкция бороны отличается тем, что зубья попарно закреплены на поперечной планке, соединенной с рамой шарнирно .
В кинематическом отношении качающаяся пара зубьев представляет собой свободное колебание двух соседних зубьев одного ряда вокруг шарнира. Для определения сил и моментов , действующих на качающийся зуб при ударе о почвенные комки необходимо предварительно определить кинематику качающегося зуба, расматривая его механизм как плоскую фигуру.
Качающиеся зубья в процессе работы участвуют одновременно во вращательном (с угловой скоростью со) и поступательном (со скоростью v) движениях (рис.2.2).
Рассмотрим случай , когда зуб установлен вертикально. В этом случае угол атаки зубаті =90, а угол наклона оси вращения к вертикали fi2 =0 . Для вывода уравнения движения любой точки качающегося зуба расположим его в пространственной системе координат Оху так , чтобы центр координатных осей проходил через нижнюю точку крайнего зуба .Тогда уравнения для случая, когда зуб (точка А) перемещается по ходу часовой стрелки .запишутся в следующем виде:
Изучение влияния скорости удара в момент соприкосновения зуба с комком почвы на его крошение при работе зубовых борон проводили многие исследователи[1,2,3,19,28,29,48,49,80]. Н.В.Даценко исследовал ударное разрушение комков почвы с помощью физического маятника ;скорость удара при этом определяли по формуле: Уудм=ДУемгм// Чам/2) , (2.25) где / „ -расстояние от точки удара до оси подвеса маятника; /-момент инерции маятника относительно оси подвеса , который находили методом качания и вычисляли по известной формуле: 1=вмгиТ2/4ж2, (2.26) где G м - сила веса маятника, Н ; г м - расстояние от центра тяжести до оси врашения маятника, м ; Т- период колебания маятника, с; я м - угол отклонения маятника от равновесного положения до удара, град. А.С.Кушнарев в своей работе пришел к выводу , что критическая скорость удара, при которой происходит разрушение комка почвы, равна (1+сх/сг) (1+Вы)сх/Вмт , (2.27) где є кр- критическое значение местной деформации, см ; с\ - жесткость комка; с% - жесткость зуба; т - масса комка почвы ;
В м -отношение приведенной массы зуба к массе комка почвы . Скорость и направление движения качающихся зубьев характеризуются величиной абсолютной скорости, которая определяется как сумма квадратов составляющих скорости по координатным осям, и представляющих собой первые производные по времени от соответствующих координат:
Уравнение показывает , что абсолютная скорость зуба изменяется в зависимости от угла поворота качающегося зуба и показателя кинематического режима . На рис.2.3 представлены графические зависимости , характеризующие закономерности изменения скорости воздействия точек зубьев от угла поворота при различных значениях показателя кинематического режима.
Наименьшие значения скорости воздействия соответствуют углу поворота a = 0.При вращении зуба в направлении против часовой стрелки , наоборот , указанному углу поворота соответсвует наибольшие скорости воздействия, т.е. характер зависимости обратный. В заторможенном режиме (V0K =0) все точки зубев имеют одинаковую скорость рыхления, равную по модулю переносной скорости V.
Скорость удара v у д зуба В (рис. 2 .4) по комку почвы в момент встречи зуба А с большим сопротивлением почвы (случай когда F] F2 , AF= I F] - F2 I » 0) определим из условия, что в этот момент планка АВ совершает поворот вокруг мгновенного центра вращения А под действием силы тяги трактора , приложенной к точке
Программа и методика крошения комков почвы статическим сжатием и ударом
Программа агротехнического обоснования параметров и режимов работы зубовой бороны с качающимися зубьями включала следующие вопросы : 1.Выбор оценочных показателей качества работы зубовой бороны, разработка методики их определения . 2.Разработка и изготовление приборов и установок для проведения лабораторных и лабораторно-полевых исследований . З.Разработка методики исследования процесса разрушения комков почвы ударом и статическим сжатием . 4.Разработка методики точечного измерения сопротивления перемещению зуба в почве в полевых условиях . 5.Разработка методики синхронного измерения сил сопротивления зубьев бороны в полевых условиях. б.Разработка технического задания и изготовление макетного образца зубовой бороны с качающимися зубьями . 7.Сравнительные испытания экспериментальной и серийной зубовых борон в полевых условиях.
Экспериментальные исследования были разбиты на 4 этапа (приложение 6).
Первый этап включает экспериментальные исследования ударного в статического разрушения комков почвы низкой влажности ,что характерно для условий Ирана.Этими экспериментами изучается характер влияния факторов на процесс и определяются режимы и конструктивные параметры зубовой бороны.
Результаты экспериментов первого этапа обработываются на ПК по программе. По полученным статистическим показателям делается анализ : коэффициент корреляции г определяет зависимость, а по апроксимированным зависимостям строятся графики ,по которым определяется характер влияния фактора, его оптимальное значение, критерий Фишера F и среднее квадратическое отклонение с, определяется степень адекватности подобранных уравнений и отклонения от опытных значений .
Второй этап экспериментального исследования предусматривает проведение полевого эксперимента для изучения изменчивости сопротивления почвы при движении двух зубьев бороны, расположенных рядом .За показатели изменчивости сопротивления почвы приняты твердость почвы и сила сопротивления в начальный момент движения зуба .При этом ставилась также задача по установлению зависимости между силой F и твердость почвы Рт и характера зависимостей AF=\F/-F2\ и ДРт \Рт і Рт г\ от расстояния/, между линиями движения соседних зубьев AF=f(L) и APT=f(L) .
Третий этап предусматривает синхронное измерение сил сопротивления в полевых условиях одновременно у нескольких зубьев и устанавливает условия (L= Lom ), при которых AF— тдх.При этом также определяется зависимость AF=f(h,y) где h - глубина обработки, v - скорость движения зубьев.
Четвертый этап включает разработку, изготовление экспериментальной бороны и сравнительные испытания её в полевых условиях.
Программой проведения лабораторных экспериментов предусмотрено исследование влияния размеров комков почвы, её влажности и параметров зуба бороны на крошение почвы с целью определения критической скорости удара и расстояния между следами зубьев для эффективного крошения почвы . Основной задачей лабораторных исследований являлось определение оптимальных параметров и режимов ударного крошения комков почвы с учетом агротехнических требований на предпосевную обработку почвы.
Для выполнения программы и реализации методики проведения лабораторных исследований на кафедре «Сельскохозяйственные машины» МСХА имени Тимирязева была разработана и изготовлена экспериментальная установка(рис.3.1) , включающая раму 2, зажим 3, зубья 4, расположенные в нижней части рамы двумя рядами, и лоток 5. Комок почвы вкладывали в зажим 3 и нажатием рукоятки освобождали зажим, комок падал и при ударе о ряды зубьев крошился. Фракции почвы после крошения поступали в лоток 5.
Установка обеспечивала сбрасывание единичного комка почвы с установленной высоты А и крошение его при ударе о зубья 4 с заданной скоростью. Скорость удара комков регулировали изменением высоты путем перестановки зажима 3 по стойкам рамы . Исследования проведены при скорости удара 3,57; 3,96; 4,31; 4,7 м/с и расстоянии между зубьями 3,0; 4,0; 5,0 ; 6,0 см.
При исследовании использованы комки шарообразной формы, диаметром 4,5;6,5;7,5;8,5 и 11,5см, приготовленные с помощью прессформ,и комки разного размера, взятые из пахотного слоя опытного поля.Абсолютную влажность Wa образцов определяли методом горячей сушки в шкафу.Исследования проведены при влажности комков почвы 12,5; 10; 9; 6,5 и 4% .
Степень крошения комков после удара о зубья определяли по ГОСТу 26244-84 «Обработка почвы предпосевная. Требования к качеству и методы определения», просеивая разрушенный образец через решета с отверстиями диаметром 65; 50; 35; 20; 10 и 5мм . После взвешивания фракций коэффициент степени крошения Ккр вычисляли по формуле \p=(m25/mn)100, (3.1) где 2 /иу-масса фракций почвенных комков после разрушения образца, имеющих поперечное сечение менее 25 мм; т п - масса образца до разрушения.
Исследование степени неравномерности твердости почвы по линии движения зубьев бороны
С учетом рекомендаций И.М.Панова и К.Т.Эстифаноса [66] оценивать сопротивление почвы можно твердостью почвы, которая является комплексным показателем этого параметра процесса обработки почвы . Поэтому для проверки рабочей гипотезы и обоснования оптимального расстояния между зубьями одной пары нами вместо измерения сопротивления почвы F на каждом зубе проводились измерения твердости почвы по линии движения зубьев .По материалам исследований определяли значения ЛРГ-\Рті Рт21 в точках замера,
Результаты статистического анализа приведены в приложении 8, а зависимость APj=f(L)- на графике рис .4.1.
Анализ результатов исследований показал , что по линии замеров значения PJI , Рп и АРт имеют переменный характер и колеблются от +ЛРТ до - АРТ .В 22 % случаев ЛРТ =0, а в 78 % -APT Q. Наибольшие значения АРт. ср на глубинах 7 и 12см получены при расстоянии между линиями =10 см. На глубине 17см максимум АРт Ср соответствует расстоянию =17,5 см , а на глубне 22 см значение Рт не имеет явно выраженного максимума.
Учитывая, что предельная глубина обработки почвы зубовой бороной не превышает 12 см , данные, полученные на глубине 17,5 и 22 см, можно не учитывать при выборе параметра для пары зубьев. Поэтому за оптимальное значение расстояния между зубьями кинематической пары можно принять =10 см,
По мнению многих исследователей тип разрушения определяется соотношением величин предела прочности материала при отрыве и сдвиге.Если предел прочности при отрыве выше, чем при сдвиге, наблюдается разрушение образца от касателных напряжений.Известно,что почва сопротивляется разрыву значительно слабее, чем сдвигу.Следует добавить, что это свойство в большей степени характерно для сухих и в меньшей-для влажных почв.Этим можно объяснить тот факт, что при разрушении сухих образцов наблюдается отрыв в явном виде, а при разрушении почвы средней и повышенной влажности имеют место отрыв и сдвиг[18].
Влияние влажности почвы и размера комков (по диаметру) на статическую силу их разрушения приведенны на графиках рисунков 4.2 и 4.3 .Из графиков видно ,что наибольшая статическая сила разрушения комков требуется при влажности почвы 4 % и диаметре комков 11,5 см. Наименьшая сила разрушения комков при влажности 12,5 % для комка с диаметром 4,5 см. Из графиков рисунков 4.2 и 4.3 следует ,что с увеличением влажности почвы сила F уменьшается, а с увеличением диаметра комков сила F увеличивается.
Статистический анализ полученных данных эксперимента показы-вает,что различие по силе разрушения комков диаметром 4,5 и 7,5; 4,5 и 8,5; 4,5 и 11,5; 6,5 и 8,5; 6,5 и 11,5; 7,5 и 11,5; 8,5 и 11,5 см в соответствии с уровнем значимости 95% существенна , а между диаметрами 4,5 и 6,5; 6,5 и 7,5; 7,5 и 8,5 см несущественна.
Корреляция между силой сопротивления (разрушения) и диаметром комка прямая и значительная (гк =0,815, при 99 % уровне вероятности). Уравнение линейной регрессии между силой и диаметром комка имеет следующий вид: F=-31,31+7,346D. (4.1)
Влияние массы комков на статическую силу их разрушения приведены на графике рис.4.4.Приведенные данные показывают, что наибольшая статическая сила разрушения комков имеет место при их влажности 4,5 % и массе 1400 г , а наименьшая сила-при влажности 11 % и массе 400 г.Из графиков рисунка 4.4 следует, что с увеличением массы комков сила F увеличивается, а с увеличением влажности почвы сила F— уменьшается.
Статистический анализ полученных данных эксперимента показываемого различие по силе разрушения комков влажностью 4,5; 6,75 и 10 % в соответствии с уровнем значимости 95 % несущественна, а между влажност ями 4,5 и 11 % существенна.Различия по силе разрушения комков массой 400 и 1400; 600 и 1400г существенна, а для других сочетаний - несущественна.
Опыты показали, что сжатие образцов влажностью 4...10% статическими нагрузками приводит к тому, что они разрушаются под действием нормальных напряжений (отрывом) по поверхностям, параллелным направлению действующей силы. При таком же режиме нагружения почвенные образцы влажностью более 11% разрушаются на несколько крупных кусков,среди которых в большинстве случаев имеется один в форме конуса.Наблюдались случаи, когда образцы разрушались на несколько крупных кусков без образования конусов. Очевидно, в этих случаях разрушение происходит под воздействием возникающих касательных напряжений.
Корреляция между силой сопротивления (разрушения) и влажностью комков обратная и средняя (rK = -0,616), а при 95% уровне вероятности корреляция существенна.Уравнение линейной регрессии (сила и влажность) имеет следующий вид: F= 40,2-3,0 Ж (4.2) Корреляция между силой разрушения и массой комков при 99% уровне вероятности существенна , так как коэффициент корреляции гк =0,663, поэтому корреляция прямая и средняя.Уравнение линейной регрессии (сила разрушения и масса комков) имеет следующий вид:
