Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1 Общая характеристика технологий предпосевной обработки почвы и посева 8
1.2 Анализ комбинированных агрегатов для предпосевной обработки почвы и посева 11
1.3 Сошники и сошниковые группы почвообрабатывающе-посевных агрегатов
1.3.1 Сошниковые группы с дисковым сошником 27
1.3.2 Сошниковые группы с анкерным сошником 32
1.3.3 Сошниковые группы с килевидным сошником 35
1.4 Агротехнические требования к предпосевной обработке почвы
и посеву 38
1.5 Краткий обзор научных работ по теории движения сошника 39
1.6 Цель и задачи исследования 45
2 Теоретические исследования 47
2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы почвооб-рабатывающе-посевного агрегата 47
2.2 Определение основных параметров сошниковой группы 51
2.3 Определение реакции от сил, действующих на сошник, в точке крепления сошниковой группы к раме 63
3 Программа и методика экспериментальных исследований 70
3.1 Задачи и программа экспериментальных исследований 70
3.2 Экспериментальные установки, приборы и оборудование 70
3.3 Методика определения жесткости пружины кручения сошниковой группы 75
3.4 Методика определения глубины заделки семян 76
3.5 Методика определения параметров бороздообразования 78
3.6 Методика определения основных физико-механических свойств почвы 80
3.7 Методика определения скольжения приводного ротора 82
3.8 Методика определения нормы высева семян и удобрений 83
3.9 Методика определения расхода топлива 84
4 Результаты экспериментальных исследований 86
4.1 Сравнительные исследования сошников различного типа з
4.1.1 Сравнительные исследования сошников по качеству бо-роздообразования 86
4.1.2 Сравнительные исследования сошников по качеству посева 4.2 Определение оптимальных параметров сошниковой группы ... 98
4.3 Оценка эффективности функционирования почвообрабаты-вающе-посевного агрегата 106
5 Реализация результатов исследований 113
5.1 Испытания опытного образца почвообрабатывающе-посевного агрегата 113
5.2 Экономическая оценка использования опытного образца почвообрабатывающе-посевного агрегата 119
5.3 Энергетическая оценка использования опытного образца почвообрабатывающе-посевного агрегата 122
Основные выводы 126
Литература
- Сошники и сошниковые группы почвообрабатывающе-посевных агрегатов
- Определение реакции от сил, действующих на сошник, в точке крепления сошниковой группы к раме
- Методика определения глубины заделки семян
- Сравнительные исследования сошников по качеству посева 4.2 Определение оптимальных параметров сошниковой группы
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из направлений совершенствования сельскохозяйственной техники для растениеводства является разработка комбинированных агрегатов, которые за технологический проход выполняют комплекс агротехнических операций. Наиболее перспективным является их применение при совмещении операций предпосевной обработки почвы и посева, что создает благоприятные условия для вегетации растений за счёт лучшего качества обработки, сохранения почвенной влаги, а также сокращает длительность производственного цикла, уменьшает вредное воздействие ходовых систем машин на структуру почвы. Агроландшафтные условия Северо- Востока европейской части РФ, отличающиеся мелкоконтурностью полей с достаточно неровным рельефом, ограничивают применение широкозахватных почвообрабатывающе-посевных комплексов. В связи с этим разработка навесных комбинированных агрегатов для предпосевной обработки почвы и посева является актуальной задачей.
Работа выполнена в соответствии с темой РАСХН 09.01.02.02 "Разработать комбинированный агрегат для предпосевной обработки почвы с возможностью посева семян зерновых и кормовых культур при одновременном внесении минеральных удобрений".
Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение эффективности технологии предпосевной обработки почвы и посева посредством обоснования конструктивно-технологической схемы почвообрабатывающе-посевного агрегата и оптимизации основных параметров его сошниковой группы.
Для достижения данной цели определены задачи исследования:
обосновать конструктивно-технологическую схему почвообра- батывающе-посевного агрегата;
провести теоретические исследования по выбору основных параметров сошниковой группы почвообрабатывающе-посевного агрегата;
провести сравнительные исследования основных типов сошников, определить оптимальные параметры сошниковой группы почво- обрабатывающе-посевного агрегата;
провести испытания опытного образца почвообрабатывающе- посевного агрегата, определить экономическую и энергетическую эффективность его использования.
Научная новизна. Предложен способ обработки почвы и посева, включающий выполнение за один проход предпосевной обработки (в т.ч. полосное рыхление, культивацию, фрезерование и выравнивание), внесения стартовой дозы минеральных удобрений, посева и послепосевного прикатывания, и разработана конструктивно-технологическая схема почвообрабатывающе-посевного агрегата для его осуществления, в основе почвообрабатывающей части которого использован ротационный рыхлитель, а посевной - сеялка рядового посева с сошниковой группой из килевидных сошников, расположенных на поводках в виде прицепов пружин кручения. Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения №2436271 и №2477036.
Получены математические модели функционирования килевид- ного сошника, позволяющие определить оптимальные конструктивно-технологические параметры сошниковой группы.
Теоретическая и практическая значимость. Выведены аналитические зависимости для определения основных параметров сошниковой группы предложенной конструкции и усилий, действующих в точке крепления сошниковой группы к раме.
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований обоснована конструктивно-технологическая схема поч- вообрабатывающе-посевного агрегата, использование которого повышает эффективность предпосевной обработки почвы и посева.
С учетом результатов исследований почвообрабатывающе- посевного агрегата разработана конструкторская документация и изготовлен его опытный образец, который используется на опытном поле ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии.
Методология и методы исследований. В качестве объектов исследования выбраны процесс предпосевной обработки почвы и посева, почвообрабатывающе-посевной агрегат и его рабочие органы.
Экспериментальные исследования проводились по стандартным и разработанным методикам. При реализации, подготовке и обработке их результатов применялись методы планирования эксперимента и математической статистики с применением ЭВМ.
Положения, выносимые на защиту:
конструктивно-технологическая схема почвообрабатывающе- посевного агрегата;
аналитические зависимости для выбора основных конструктивно-технологических параметров сошниковой группы почвообра- батывающе-посевного агрегата и определения усилий в точке крепления сошниковой группы к раме агрегата;
модели регрессии функционирования сошниковой группы
почвообрабатывающе-посевного агрегата;
оптимальные параметры сошниковой группы почвообрабаты- вающе-посевного агрегата;
результаты испытаний опытного образца почвообрабатываю- ще-посевного агрегата, расчетная эффективность его использования.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность основных выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований почвообрабатывающе-посевного агрегата и его сошниковой группы, а также ведомственных испытаний опытного образца агрегата, разработанного при участии автора.
Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО "Вятская ГСХА", г.Киров (2010...2013 гг.), ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхоза- кадемии, г.Киров (2012 г.), ФГБОУ ВПО "Аграрно-технологический институт", г.Иошкар-Ола (2011 г.).
По материалам исследований опубликовано 16 научных работ, в т.ч. 5 публикаций в журналах, рекомендованных ВАК, получены 2 патента РФ на изобретения.
Сошники и сошниковые группы почвообрабатывающе-посевных агрегатов
Аналогичную конструкцию имеет агрегат для обработки почвы и посева (Италия, «Техномеханика-Корреджезе»), состоящий из навесной фрезы с прицепной зерновой сеялкой [8]. Но из-за небольшого объёма зернового бункера и ширины захвата он значительно уступает КА-3,6 в производительности.
Разновидностью этого типа комбинированных агрегатов являются посевные комплексы, составленные из автономных бункеров с прицепленными к ним сеялками-культиваторами, которые за один проход выполняют культивацию, боронование, внесение удобрений, прикатывание почвы и посев.
Посевные комплексы ПК «Кузбасс» (РФ, ЗАО «Агро») для прямого посева с шириной захвата 6,1; 8,5; 9,7 и 12,2 м (рисунок 1.4) состоят из прицепного культиватора-сеялки, прицепного бункера и пневмотранспортирующей системы для семян и удобрений. Культиватор-сеялка оборудована сошниками на С-образных стойках в виде стрельчатых лап с междурядьем 0,3 м. Прикатывание осуществляется двумя рядами пневматических колес. Бункер имеет отсеки для семян и туков в соотношении объемов 60:40. Привод вентилятора пневмосистемы для транспортировки семян и удобрений осуществляется от автономного двигателя, расположенного в бункере [48]. Агрегатируются с тракторами тягового класса 3 и 5. Рисунок 1.4 - Посевной комплекс ПК-8,5 «Кузбасс»
Сходную конструкцию имеют посевные комплексы ПК-6 и ПК-8,6 «Ставрополье» (РФ, ОАО «РТП Петровское»). Вместо прикатывающего устройства из пневматических колес эти комплексы содержат установленные под углом к продольной оси кольчатые катки.
Недостатками посевных комплексов является их высокая стоимость и большая металлоемкость, отнесенная к ширине захвата агрегата (750...910 кг/м). Использование таких агрегатов требует наличия в хозяйствах как парка энергонасыщенных тракторов, так и больших посевных площадей.
Примером агрегата, рабочие органы которого размещены на общей раме является агрегат АКПП-3,6 (СССР, НИПТИМЭСХ), основой которого является рама 5, которая спереди опирается на навеску трактора, а сзади - на колеса сеялки СЗ-3,6 (рисунок 1.5) [41, 67, 68]. Почвообрабатывающе-посевной агрегат АКПП-3,6: 1 - сеялка; 2 - прикатывающий каток; 3 - выравниватель; 4 - культиватор; 5 - рама На раме 5 сцепки установлены культиватор 4, выравниватель 3, каток 2 и к ней присоединена сеялка 1. При движении культиваторные лапы рыхлят почву, следующий за ними выравниватель сглаживает неровности, каток производит предпосевное прикатывание, а сеялка - внесение минеральных удобрений и посев зерновых культур.
Новые материалы и технологии в машиностроении значительно снизили металлоемкость сельхозтехники, что позволило создать агрегаты, посевная часть которых устанавливается на раме почвообрабатывающей машины при помощи гидрофицированной сцепки.
Примером таких агрегатов являются почвообрабатывающе-посевные комплексы марок А1111-4,5, АПП-6 (РБ, ОАО «Брестский электромеханический завод»), образованные путем навешивания пневматических сеялок СПУ на почвообрабатывающее орудие АКШ (рисунок 1.6). Для адаптации к различным почвенным условиям агрегат комплектуются пружинными рыхлительными лапами либо батареями ножевых борон [73].
Такая компоновочная схема получила широкое распространение в Европе, где используются аналогичные агрегаты с рыхлительными S-образными пружинными лапами, прутковым катком и сеялкой с соответствующей шириной захвата. Типичным примером являются почвообрабатывающе-посевные агрегаты фирмы Lemken (Германия) шириной захвата от 4,0 до 6,0 м, созданные путем навешива 18 ния пневматической сеялки Solitair на почвообрабатывающие агрегаты Korund или Smaragd [60, 114], что обеспечивает возможность их раздельного использования на предпосевной подготовке почвы и посеве, позволяя увеличить их годовую загрузку. Основным недостатком комбинированных агрегатов с такой компоновочной схемой является необходимость значительно увеличивать несущую способность рамы и транспортного механизма почвообрабатывающего орудия на этапе проектирования.
Для тяжелых типов почв фирмы «Lemken» и «Amazone» выпускают серию фрез с вертикальной осью вращения шириной захвата от 2,5 до 6 метров. Данные орудия комбинируются с пневматическими или механическими зерновыми сеялками [58, 100]. Так, при навешивании на фрезу Циркон 7/300S сеялки Сапфир 7/300DS с механической системой высева семян получается агрегат, обеспечивающий интенсивное крошение почвы, строчный посев и выравнивание поверхности поля загортачами (рисунок 1.7). Рабочая скорость движения агрегата составляет до 2,3 м/с. Масса агрегата 2300кг. Агрегатируется с тракторами не менее 3 тягового класса.
Общим недостатком агрегатов для предпосевной обработки почвы и посева с активными рабочими органами является высокая энергоемкость обработки и стоимость машин, увеличение эрозионно опасной фракции почвы при несоблюдении скоростного режима, сложная конструкция привода [15, 63]. В навесном варианте данные агрегаты характеризуются небольшой шириной захвата по причине их значительной удельной металлоемкости, составляющей 750...850 кг/м.
Снижение металлоемкости и габаритных размеров комбинированных агрегатов можно достичь путем размещения почвообрабатывающих и посевных рабочих органов на общей раме, но при этом исключается возможность их раздельного использования, либо используется лишь почвообрабатывающая часть.
Одной из первых разработок является сеялка-лущильник ЛДС-6 (СССР) (рисунок 1.8), осуществляющая за один проход обработку почвы, высев семян, внесение минеральных удобрений и прикатывание посевов [8, 68]. Ширина захвата составляет 5,5 м при угле атаки 40.
Определение реакции от сил, действующих на сошник, в точке крепления сошниковой группы к раме
Анализ конструкций агрегатов для обработки почвы и посева показал, что определенный интерес при разработке компактного почвообрабатывающе-посевного агрегата, способного за один технологический проход осуществить высококачественную предпосевную обработку почвы и посев в агроландшафтных условиях Северо-Восточного региона европейской части РФ, представляет использование в качестве его почвообрабатывающей части - ротационного рыхлителя, а посевной части - зернотуковой сеялки с механической системой высева [16]. Среди рассмотренных конструкций сошниковых групп наибольшее внимание вызвали сошниковые группы с однорядным расположением килевидных сошников и радиальной системой подвеса, которая выполняет функции защиты от повреждений при наезде на препятствие и копирования микрорельефа поверхности поля [39].
На основании вышесказанного предложен ресурсосберегающий способ предпосевной обработки почвы и посева (рисунок 2.1), обеспечивающий выполнение за один технологический проход следующих операций: рыхление почвы полосами, культивация почвы в необработанных междурядьях с одновременным локальным внесением туков, фрезерование на глубину, превышающую на 20...40 мм глубину посева зерновых, выравнивание поверхности почвы и посев семян зерновых культур с послепосевным прикатыванием для обеспечения лучшего контакта высеянных семян с почвой. Для его осуществления разработан почвообрабаты-вающе-посевной агрегат (рисунок 2.2), основой почвообрабатывающей части которого является бесприводной ротационный рыхлитель, а посевной части - зерно-туковая сеялка рядового посева с механической системой высева, оснащенная ки-левидными сошниками [29, 91, 92] (приложение А, Б).
Агрегат (рисунок 2.2) состоит из рамы 1, на которой последовательно расположены приводной ротор 2 с почвозацепами 3 и опорными ребордами 4, два ряда культиваторных лап 6, измельчающий ротор 8 с Г-образными ножами, закрытый защитным кожухом 11, выравниватель 15, бункер для семян и удобрений 10, ряд килевидных сошников 18 и прикатывающий каток 14 с механизмом регулировки
Культиваторные стрельчатые лапы расположены в два ряда и установлены между приводным и измельчающим роторами посередине междуследий почвоза-цепов приводного ротора, что уменьшает размеры орудия и позволяет использовать их в качестве сошников для внесения минеральных удобрений. Согласно опытным данным предложенная схема почвообрабатывающей части агрегата снижает на 15...20% скольжение приводного ротора и на 8...9% - тяговое сопротивление ротационного рыхлителя по сравнению со схемой размещения рабочих органов рыхлителя РБР-4А [2, 95]. На задней части стоек культиваторных лап установлены тукопроводы 7, подающие удобрения под лезвие стрельчатой лапы.
Технологический процесс обработки почвы и посева осуществляется следующим образом. При поступательном движении почвозацепы 3 приводного ротора 2, принудительно перекатываясь под действием тяговой силы трактора, производят рыхление почвы полосами и одновременно через ускоряющую передачу 5 приводят во вращение измельчающий ротор 8 с установленными на нём Г- образными ножами, а также высевающие аппараты зернотукового ящика. Стрельчатые культиваторные лапы 6 подрезают и рыхлят пласт почвы в необработанных после прохода приводного ротора междурядьях. Одновременно через туконаправители культиваторных лап в почву подаются минеральные удобрения [32].
Далее Г-образные ножи измельчающего ротора интенсивно обрабатывают верхний слой почвы на глубину, превышающую на 20...40 мм глубину посева семян зерновых культур. Неровности микрорельефа почвы сглаживаются выравнивателем поверхности почвы 15. Килевидные сошники 18 в зонах локального внесения туков формируют бороздки с уплотнённым посевным ложе, в которые высеваются семена. Прутковый каток 14 производит послепосевное прикатывание для обеспечения лучшего контакта высеянных семян с почвой.
Для устранения нежелательного изменения скольжения приводного ротора при варьирования скорости движения агрегата или физических свойств почвы крайние диски приводного ротора оборудованы опорными поверхностями в виде съёмных опорных реборд 4, которые не позволяют приводному ротору проваливаться в почву и благодаря постоянной глубине погружения обеспечивают стабильную частоту вращения семя- и туковысевающих аппаратов. При этом опорная поверхность реборд за счет сил трения создает крутящий момент в дополнение к крутящему моменту, развиваемому почвозацепами приводного ротора, что повышает стабильность частоты его вращения.
Выравнивание почвы после фрезерования обеспечивает ровный микрорельеф поверхности поля. В этом случае для копирования микрорельефа достаточно амплитуды хода прицепа пружины кручения, в виде которых выполнены поводки килевидных сошников. Установка сошников на заданную глубину посева в различных почвенных условиях обеспечивается изменением положения бруса крепления сошников 17 по высоте относительно рамы при помощи винтовых механизмов 16. Применение килевидных сошников делает сошниковую группу максимально компактной за счет их установки в один ряд с междурядьем 0,15 м [37].
Предложенная схема почвообрабатывающе-посевного агрегата позволяет устранить недостатки, присущие прототипам и повысить эффективность технологии предпосевной обработки почвы и посева.
Проведенный анализ литературных источников по изучению устойчивости движения рабочих органов показал, что время, необходимое для возвращения механической системы в зону допускаемых пределов отклонения рабочих органов, непосредственно определяет качество технологического процесса. При этом траектория движения рабочего органа описывается уравнением, вид которого зависит от конструктивных параметров элементов, входящих в систему.
Для определения основных параметров сошниковой группы предложенной конструкции составим дифференциальное уравнение движения сошника. Для этого рассмотрим случай радиального подвеса килевидного сошника на поводках пружины кручения, ограничивающего его перемещение в вертикальной плоскости XOY (рисунок 2.3, а). При этом система сошника, вращающегося вокруг оси, являтеся телом с одной степенью свободы [74].
Методика определения глубины заделки семян
В ходе экспериментов регистрировались основные свойства обрабатываемой почвы, такие как влажность, твердость и плотность. Влажность почвы определялась весовым методом. Почвенные пробы на влажность брались на глубине до 0,1 мв пятикратной повторности [43]. Отобранные навески почвы, массой 30...40 г, помещались в заранее взвешенные бюксы и плотно закрывались крышками. Перед сушкой крышки снимались и бюксы с почвой взвешивались на лабораторных весах с точностью до 0,1 г. и далее помещались в сушильный шкаф при температуре t = +105 С на 6...8 часов. Почва взвешивается через 2-3 часа до тех пор пока расхождения в массе после повторной сушки не превышают 0,05 г. Массу сухой почвы определяли по разнице массы стаканчика с высушенной почвой и пустого. Влажность почвы в процентах определяли по формуле: Wn= B_100%, (3.7) мвп где Мв - масса испарившейся влаги, г; Мвп - масса высушенной почвы, г. Для определения плотности почвы использовались почвенные цилиндры бура АМ-27. Заполнение цилиндра почвой происходит путем погружения бура в почву. При этом добивались перпендикулярности давления его на почву во избежание прессовании почвы по окончании вдавливания. Вдавленный бур извлекали из почвы, а лишняя часть почвы аккуратно срезалась ножом по краям почвенного цилиндра. У взятого образца почвы определялась влажность по методике, описанной выше. Объем взятой почвенной пробы определялся произведением площади режущей части бура на его высоту. Замеры проводились в пятикратной повторности и определялось среднее арифметическое значение. Плотность почвы с учетом влажности рассчитывалась по формуле [19]: p = mn/VH(V(l-H),01Wn)), (3.8) где тп - масса почвенной пробы, кг; Vn - объём почвенной пробы, м3; Wn - влажность почвы, %.
Твёрдость почвы определялась с помощью твердомера Ревякина. Перед каждым замером проверялась исправность записывающего устройства. Острие записывающего устройства должно совпадать нулевой линией, отклонение не должно превышать ± 1 мм. Нулевая линия образуется в результате первого прохода записывающего устройства без нагрузки. Глубина, на которой определялась твердость, соответствовала абсциссе полученной диаграммы. Ордината диаграммы указывала на величину сжатия измерительной пружины твердомера.
Твёрдость почвы Рп (МПа) определялась по формуле: p w- " " 8, (з.9) где hcp - величина средней ординаты диаграмм твёрдости, см; gnp - масштаб пружины твердомера, кг/см; g - ускорение свободного падения, м/с ; Sm - площадь поперечного сечения плунжера, см2. Замеры проводились в пятикратной повторности и определялось среднее арифметическое значение.
Степень крошения почвы в обработанном слое определялась разделением взятой пробы на фракции в соответствии с размерами частиц. Для проведения опытов по определению качества обработки почвы при оценке эффективности функционирования конструктивно-технологической схемы почвообрабатывающе-посевного агрегата выбирались участки, удовлетворяющие следующим требованиям: почва участка должна быть однородной с ровным микрорельефом и соответствовать выбранному почвенному типу. Длина гона составляла 100 м. Степень крошения почвы к (%) определяется по формуле: к =(Міп/Мі)-100%, (3.10) где Міп - массы частиц «-фракции / -той пробы; Mt - общая масса пробы, кг. Взятие проб почвы производилось равномерно по всей длине гона в пятикратной повторности на глубину обработки на площадках размером 0,2 х 0,2 м. Отобранные почвенные пробы осторожно укладывались в полиэтиленовые мешки и осторожно доставлялись к месту дальнейшей разборки. Разделение почвенной пробы на фракции проводилось вручную осторожными колебаниями решет не позднее 24 часов с момента проведения опыта на нестандартном комплекте решет с диаметром отверстий dome = 50, 25, 10, 3 мм.
Для определения скольжения приводного ротора ротационного рыхлителя почвообрабатывающе-посевного агрегата на корпусе подшипниковой опоры приводного ротора установлен счетчик оборотов СО-205 (рисунок 3.8).
Вал счетчика при помощи гибкой вставки приводится во вращение от вала приводного ротора агрегата. Скольжение приводного ротора (%) определяется по формуле: пр.р. V п 1 _ р XX J 100, (3.11) где прх, Пж - количество оборотов приводного ротора за время опыта соответственно при холостом и рабочем ходе. Участок для проведения опытов делился на загоны длиной 100 м. Для определения скольжения приводного ротора регистрировалось количество оборотов ротора на холостом и рабочем ходу. При холостом проходе агрегата снималась приводная цепь, передающая крутящий момент от приводного к измельчающему ротору. После прохождения отмеренного расстояния на счётчике фиксировалось количество оборотов приводного ротора. Опыты проводились в трехкратной по-вторности. По результатам измерений находили их среднюю арифметическую величину.
Сравнительные исследования сошников по качеству посева 4.2 Определение оптимальных параметров сошниковой группы
Анализ модели регрессии (4.1) показывает, что увеличение угла г наклона килевидного сошника и уменьшение скорости движения V приводит к снижению гребнистости почвы Аср при всех значениях глубины h погружения в почву.
На увеличение гребнистости при глубине хода сошника h = 40 мм в равной степени влияют скорость движения V и угол г наклона наральника сошника (рисунок 4.9, а). При фиксированном угле наклона сошника (110) рост скорости от 0,7 до 2,7 м/с приводит к увеличению гребнистости на 48,5%. При снижении угла г и фиксированной скорости движения (V= 1,7 м/с), также наблюдается увеличение гребнистости на 51,2%.
При дальнейшем увеличении глубины хода h сошника влияние скорости движения V возрастает, а изменение угла г установки сошника начинает оказывать меньшее влияние. Например, при глубине h = 80 мм и скорости движения
V = 0,7 м/с увеличение угла г от 95 до 125 приводит к снижению гребнистости на 17,9%, а при скорости V = 2,7 м/с - на 16,6%. Возрастание скорости движения
V сошника с 0,7 до 2,7 м/с при угле т = 95 приводит к увеличению гребнистости Аср на 51,2%, при угле т = 125 - на 54,6 % (рисунок 4.9, в).
Анализ модели регрессии (4.2) выявил, что увеличение угла г наклона сошника и снижение скорости движения V уменьшает объем почвы, отбрасываемой сошником на расстоянии далее 75 мм от оси борозды, при всех значениях глубины h погружения сошника в почву (рисунок 4.10). Во всем диапазоне скоростей движения при работе сошника с углом наклона т от 112 до 125 при глубине h = 40 мм (рисунок 4.10, а) вынос почвы на расстояние 75 мм от продольной оси борозды отсутствует, как и при установке сошника с углом наклона г = 95 при скорости движения менее 1,2 м/с.
При установке сошника на глубину h = 60 мм отсутствие выброса почвы на расстоянии далее 75 мм от оси борозды достигается при углах наклона сошника т = 119...125 во всем диапазоне скоростей движения (рисунок 4.10, б). Движение сошника при глубине h = 80 мм без сгруживания почвы между соседними сошниками возможно при угле наклона г в пределах 119... 125 только при скорости до 1,0 м/с. Дальнейший рост скорости при таких углах установки сошников приводит к образованию гребня почвы между соседними сошниками с площадью поперечного сечения S3 до 115 мм2, что снижает качество посева (рисунок 4.10, в).
Снижение площади S3 поперечного сечения гребней далее 75 мм от оси борозды с возрастанием угла наклона г сошника объясняется увеличением составляющей реакции почвы направленной вниз, вдоль лобовой поверхности наральника килевидного сошника. Под воздействием этой силы часть почвы, скользя по поверхности наральника килевидного сошника, перемещается вниз, способствуя уплотнению дна борозды.
Анализ уравнения регрессии (4.3) показывает, что независимо от глубины h хода с увеличением угла т наклона сошника и скорости V движения его тяговое сопротивление Рх возрастает (рисунок 4.11). При этом наибольшее влияние на тяговое сопротивление сошника оказывает изменение глубины установки h и скорости движения V, наименьшее - изменение угла наклона г сошника.
Рост тягового сопротивления сошника при увеличении его угла наклона т происходит из-за того, что движение сошника сопровождается возникновением в почве двух зон деформации: деформация верхнего слоя почвы подобна деформации, возникающей в почве при работе рыхлительного зуба, а деформация почвы, производимая нижней частью наральника, заключается в вдавливании почвы в стенки и дно борозды [107]. Увеличение угла наклона лобовой поверхности наральника приводит к возрастанию количества почвы, уплотняемой лобовой поверхностью наральника при снижении объема верхнего слоя почвы, взрыхляемого сошником, что ведет к росту тягового сопротивления.
Наименьшие значения тягового сопротивления наблюдаются при движении сошника со скоростью V — 0,5 м/с с углом наклона т = 95 и соответственно равны: при h = 40 мм - Рх = 22,1 Н, при h = 60 мм - Рх= 28,3 Н, при h = 80 мм -Рх= 31,0 Н. Увеличение угла наклона г до 125 градусов и скорости движения V до 2,1 м/с обеспечило максимальные значения тягового сопротивления сошника: при h = 40 мм - Рх= 29,4 Н, при h = 60 мм - Рх=44,\ Н, при h = 80 мм -Рх= 55,0 Н.
Необходимо отметить, что при глубине хода сошника 40 мм в диапазоне скоростей V= 1,4...2,1 м/с тяговое сопротивление практически не меняется (рисунок 4.11, а), т.е. увеличение скорости движения в данном диапазоне не влияет на изменение тягового сопротивления, а его рост зависит от угла наклона т.
Во всем диапазоне исследуемой глубины хода сошника наибольшее влияние на изменение тягового сопротивления оказывает скорость его движения. При угле наклона сошника т = 110 изменение глубины h хода с 40 до 80 мм и увеличение скорости движения с 0,5 до 2,1 м/с вызывает рост тягового сопротивления Рх с 27 до 52%, а увеличение угла наклона сошника т с 95 до 125 при соответствующем изменении глубины хода и движении сошника со скоростью V = 1,3 м/с приводит к росту тягового сопротивления от 8,3 до 16,1%.
Анализ влияния угла наклона сошника при изменении глубины хода h и скорости движения V на параметры бороздообразования и тяговое сопротивление выявил, что оптимальным углом наклона г сошника является г = 119. ..125. При таком угле наклона сошников отмечаются наименьшие значения гребнистости поверхности поля после прохода сошников, не наблюдается выноса почвы на расстояние далее 75 мм от оси борозды при глубине установки сошников до 60 мм и движении со скоростью до 2,7 м/с, что позволяет устанавливать сошники в один ряд с междурядьем 0,15 м. При этом предпочтительнее устанавливать килевидные сошники с меньшим углом наклона, т.к. это снижает их тяговое сопротивление.
