Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 8
Анализ конструкций и технологических параметров чизельных плугов и плугов-рыхлителей
Анализ формы, конструкций и параметров рабочих органов рыхлителей
Краткий обзор научных исследований 29
Цель и задачи исследований 42
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 43
РАБОЧИХ ОРГАНОВ С ПОЧВОЙ
Свойства почвы как объекта воздействия рабочего органа и физические предпосылки малоэнергоемкого технологического процесса
Обоснование формы и параметров продольного профиля рабочей поверхности рыхлительного элемента
Обоснование формы и параметров поперечного профиля рабочей поверхности рыхлитльного элемента
Обоснование формы и параметров поперечного профиля ножа и стойки рабочего органа плуга-рыхлителя
ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 100
Цель и программа экспериментальных исследований 100
Обоснование методики лабораторных исследований и конструкции экспериментальной установки
Методика проведения полевых исследований и объекты исследований
Исследование рабочих органов чизельного плуга 109
Исследование рабочих органов плуга-рыхлителя 113
Методика обработки экспериментальных данных и оценка погрешности измерений
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 127
Результаты лабораторных экспериментов 127
Результаты полевых экспериментов 134
Исследования рабочих органов чизельных плугов 134
Исследования рабочих органов плугов-рыхлителей 145
РЕАЛИЗАЦИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
Методика проектирования рабочих органов и рекомендации по ее использованию
Практическое использование и патентная защита результатов исследований
Технико-экономическая эффективность результатов исследований
Расчет экономической эффективности плуга-глубоко- рыхлителя чизельного ПЧ-4,5, снабженного новыми рабочими органами
Расчет экономической эффективности рабочего органа плугов-рыхлителей ПРН 31. 000
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 217
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 220
ПРИЛОЖЕНИЯ 2
Введение к работе
В настоящее время одной из тенденций в технологии обработки почвы является увеличение доли энергосберегающей и минимальной обработок почвы, включающей замену отвальной вспашки безотвальным рыхлением. В то же время в традиционной системе технологий с применением отвальной вспашки заметное место приобретают операции периодического ( один раз в 3-5 лет ) разуплотнения почвы методом глубокого рыхления. Указанные тенденции определяются необходимостью борьбы с эрозией, сохранения влаги в почве, уменьшения уплотнения почвы, сокращения расхода горючего, экономии времени и труда с целью рентабельного производства высокоурожайных сельскохозяйственных культур.
Известно, что в некоторых случаях в результате эрозии теряется весь плодородный слой почвы / 91; 64, с. 58 /. Среднегодовые потери почвы в результате смыва составляют в США 20,7 т/га / 72, с. 4, 14, 58 /. Потери почвы неминуемо приводят к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. По данным Корнельского университета ( США ) при толщине верхнего слоя почвы 30 см потери урожая от смыва слоя почвы толщиной 2,5 см составляют: для кукурузы - 250 кг/га; сои - 160 кг/га; пшеницы - 100 кг/га; овса - 150 кг/га /72, с. 15 /. Чтобы сохранить продуктивность, различными методами ограничивают смыв почвы. Например, по данным университета штата Небраски ( США ) уменьшение эрозии составляет: при террасировании - 50 % ; при контурной обработке - 50 % ; при минимальной обработке почвы -90 % / 72, с. 17 /. Как видно методы минимальной обработки почвы являются наиболее эффективными для борьбы с ветровой и водной эрозией. При этом необходимо: сократить величину обработан - 5 -ной поверхности почвы до минимума; сохранить пожнивные остатки на поверхности поля; улучшить структуру нижнего горизонта. Применение чизельного плуга удовлетворяет двум последним требованиям, а плуга-рыхлителя - всем указанным требованиям.
На основании исследований НПО ВИСХОМ и ГСКТБ ПО "030Р" с нашим участием разработано, а в конце 1984 года начат серийный выпуск чизельных плугов ПЧ-4,5 шириной захвата 4,5 м к трактору К-701, в 1987 году начато производство плуга ПЧ-2,5 к трактору Т-150К.
Однако, по данным государственных испытаний / 112 / чи-зельный плуг ПЧ-4,5 в зоне Южно-Украинской МИС и КНИИТИМ при рыхлении почвы на глубину 45 см неудовлетворительно агрегатиру-ется с трактором К-701 по тяговому ресурсу. В зоне Поволжской МИС при междуследии 500 мм рыхлитель ПЧ-4,5 не выполняет требований ТЗ по толщине верхнего слоя почвы и высоте неразрыхленных гребней на дне обработанного слоя. Кроме того, затраты топлива при почвоуглублении велики и доходят до 30 кг/га.
Таким образом, необходима разработка новых рабочих органов плугов-рыхлителей и чизельных плугов, устраняющих недостатки серийных орудий и снижающих энергозатраты на обработку почвы, что является целью данного исследования.
Диссертационная работа включает решение следующих задач: теоретическое и экспериментальное исследование механизма крошения почвы и разработка модели этого процесса, определение рациональных способов деформации почвы при минимальных энергозатратах и сохранении или повышении качества крошения почвы,
определение взаимосвязи формы рабочей поверхности рыхлителей и процессов дефомации почвы, и на этой основе теоретическое и эксприментальное обоснование
формы рыхлительных элементов рабочих органов чизельного плуга, ножа и стойки рабочего органа плуга-рыхлителя, рабочего органа, определение агротехнических, эксплуатационно-технологических и экономических показателей новых рабочих органов в сравнении с базовыми.
Научная новизна исследований заключается в обоснованных: модели крошения почвы; взаимосвязи рационального способа деформации пласта и формы рабочей формы поверхности рыхлительного элемента; методе построения формы рабочей поверхности; методе экспериментального определения профиля рабочей поверхности; методике проектирования рабочих органов.
На защиту выносятся следующие положения и результаты:
- представление крошения почвы как процесса послойных сдвиговых деформаций вдоль и поперек пласта, и количественная оценка его показателей;
- рациональность придания рабочей поверхности рыхлительного элемента криволинейной формы с переменнной кривизной поперечного и продольного профилей от переднего к заднему обрезу поверхности;
- установленная взаимосвязь между формой и параметрами рыхлительного элемента, и рациональной формой и параметрами ножа и стойки рабочего органа;
- оценка влияния формы ножа рабочего органа плуга-рыхлителя на агротехничекие показатели, в том числе на степень крошения пласта.
Технические решения, выполнение на основе научных результатов данного исследования, защищены 12 авторскими свидетельствами СССР и 2 зарубежными патентами. Кроме этого по материалам работы имеется 8 публикаций.
Основные положения работы доложены и получили одобрение научных конференций профессорско-преподавательского состава КПИ в 1983-1985 гг. ; научной конференции профессорскопреподава-тельского состава Мелитопольского ИМСХ в 1985 . г.; Украинской республиканской научно-технической конференции "Проблемы конструирования и технологии производства сельскохозяйственных машин", Кировоград 1986 г.; научной конференции молодых ученых и специалистов системы НПО "Сахсвекла" в 1985 г.; заседаниях секции НТО ВИСХОМ в 1986-1989 г. ; XXX юбилейной научно-технической конференции ЧИМЭСХ в 1991 г. ; заседании НТО ГСКТБ ПО "030Р" г. Одесса. Результаты работы представлялись на выставках ВДНХ СССР: НТТМ-87, ИР-88, НТТМ Москвы и Московской области -88, СТТ-89, а автор удостоен диплома, серебряной и двух золотых медалей. Образцы рабочих органов экспонировались на международных выставках и ярмарках в СССР, ГДР, Болгарии, Чехо-Словакии, Югославии, Финляндии, Китае, Испании и ФРГ.
Результаты диссертационной работы реализованы в серийно выпускаемых чизельных плугах ПЧ-4,5, ПЧ-2,5, ПЧК-2,5, ПЧК-4,5; щелерезе ориентаторов пропашных машин типа ОПА и ОПМ; плугах-рыхлителях ПРПВ-4-50, ПРН-4-35, ПРН-5-35, ПРН-8-40; рабочем органе ПРН 31.000, устанавливаемом на рамах серийных отвальных плугов типа ПЛН и опытном рабочем органе ПРН 51.000. Методика проектирования малоэнергоемких рабочих органов используется в учебном процессе КИСХМ ( Кировград ).
Похожие диссертации на Обоснование формы и параметров рыхлительных рабочих органов с целью снижения энергозатрат на обработку почвы
