Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований 10
1.1 Системы содержания почвы в саду 10
1.2 Системы обработки почвы 13
1.3 Обзор и анализ конструкций машин для глубокой обработки почвы 22
1.4. Выводы по разделу 45
1.5 Цели и задачи исследования 45
2 Теоретическое обоснование параметров и режимов работы ротационого рабочего органа 47
2.1 Направление теоретических исследований 47
2.2 Обоснование формы рабочего органа 53
2.3 Обоснование основных конструктивных и технологических параметров щелевателя почвы 56
2.4 Обоснование формы и параметров установки кожуха щелевателя 60
2.5 Выводы по разделу 66
3 Программа и методика экспериментальных исследований 72
3.1 Программа экспериментальных исследований 72
3.2 Общая методика проведения экспериментальных исследований 72
3.3 Приборы и оборудование 76
3.4 Методика исследования физико - механических свойств задернённой почвы 80
3.5 Методика исследования структуры почвы в зависимости от конструктивных параметров ротационного рабочего органа 83
3.6 Методика исследования параметров установки кожуха в зависимости от конструктивных и кинематических параметров ротационного рабочего органа 85
3.7 Методика оптимизации геометрических параметров ножа ротационного рабочего органа 87
3.8 Методика исследования энергоёмкости процесса 88
4 Результаты экспериментальных исследований 93
4.1 Исследования физико - механических свойств задернённой почвы 93
4.2 Результаты исследования структуры почвы в зависимости от конструктивных параметров ротационного рабочего органа 97
4.3 Результаты исследования параметров установки кожуха в зависимости от конструктивных и кинематических параметров ротационного рабочего органа 100
4.4 Оптимизация геометрических параметров ножа ротационного рабочего органа 103
4.5 Исследование энергоёмкости процесса 106
4.6 Опытно - производственная проверка ротационного рабочего органа 111
4.7 Выводы по разделу 112
5 Оценка эффективности использования машины для нарезания щелей с ротационным рабочим органом 114
5.1 Энергетические показатели 114
5.2 Технико-экономические показатели 119
5.3 Выводы по разделу 123
Общие выводы 124
Список использованных источников 126
Приложения 137
- Обзор и анализ конструкций машин для глубокой обработки почвы
- Обоснование основных конструктивных и технологических параметров щелевателя почвы
- Методика исследования физико - механических свойств задернённой почвы
- Результаты исследования структуры почвы в зависимости от конструктивных параметров ротационного рабочего органа
Введение к работе
Актуальность темы. Плоды и ягоды имеют большое значение в питании человека. В них содержится много биологически активных веществ - витаминов и микроэлементов.
Для получения максимальных урожаев с высоким качеством плодов выбирают такую систему содержания почвы в саду, которая сохраняла бы на должном уровне структуру, влажность почвы и определённый баланс в ней минеральных и органических веществ.
В современных интенсивных садах получил распространение способ залужения свободной части междурядий и содержания почвы в приствольных полосах под чёрным паром. Однако при длительном залужении происходит уплотнение почвы, наблюдается потеря влаги из-за использования её растениями, растущими в междурядьях плодовых насаждений.
Снижение уплотнения почвы достигается посредством рыхления на глубину 0,3-0,7 м с созданием определённой структуры. В структурной почве благодаря высокой водопроницаемости отсутствуют поверхностный сток, следовательно, и водная эрозия.
В настоящее время для глубокой обработки применяются в основном машины с пассивными рабочими органами рыхлящего типа.
Однако структура почвы, получаемая при обработке данными рабочими органами, требует дополнительных операций по заравниванию образованных неровностей. Так же почти все почвообрабатывающие машины пассивного действия имеют общий недостаток – они работают в тяговом режиме, следовательно, создают значительное тяговое сопротивление.
Избежать данных недостатков позволит применение почвообрабатывающих машин с активными ротационными рабочими органами.
В связи с этим задача, заключающаяся в снижении уплотнения почвы для повышения накопления влаги в залуженном саду за счёт обработки почвы в местах прохода техники, с созданием определённой структуры является актуальной.
Работа выполнена в соответствии с Межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006 – 2010 г.г. (задание IV.11.03 – Разработать новые ресурсосберегающие, экологически безопасные и экономически обоснованные технологии производства, переработки и хранения продукции садоводства и виноградарства, реально конкурентно способные на потребительском рынке).
Цель работы. Совершенствование технологии ухода за почвой в саду при залужении путём разработки ротационного рабочего органа для разуплотнения и создания необходимой структуры почвы по следу прохода движителей сельскохозяйственных машин в интенсивных садах.
Объект исследований. Технологический процесс разуплотнения почвы в саду с залуженными междурядьями.
Предмет исследований. Закономерность взаимодействия ротационного рабочего органа с почвой при её разуплотнении.
Методика исследований.
Теоретические исследования проводились методами теоретической механики и численного моделирования с использованием ЭВМ. Для проведения экспериментальных исследований были составлены общие и частные методики обоснования оптимальных значений факторов. Полученные данные обрабатывались методом математической статистики при помощи ЭВМ.
Научную новизну составляют:
- закономерности взаимодействия ножей ротационного рабочего органа с обрабатываемой почвой при её разуплотнении;
- зависимость высоты отбрасывания почвы ротационным рабочим органом от его конструктивно - режимных параметров;
- математическая модель процесса обработки почвы с определением оптимальных параметров и режимов работы ротационного рабочего органа для разуплотнения почвы.
Практическая значимость заключается в разработке конструкции и обосновании оптимальных параметров ротационного рабочего органа (патент РФ №76768), позволяющего повысить эффективность содержания почвы в саду с залуженными междурядьями.
На защиту выносится:
- обоснование возможности использования ротационных рабочих органов для глубокой обработки почвы;
- результаты теоретических исследований технологического процесса разуплотнения почвы;
- результаты экспериментальных исследований и рекомендации по выбору рациональных параметров и режимов работы ротационного рабочего органа;
- оценка эффективности использования предлагаемого ротационного рабочего органа.
Реализация результатов исследований. Экспериментальный образец ротационного рабочего органа прошёл производственные испытания в ФГУП уч-хоз. «Комсомолец» г. Мичуринска, Тамбовской области.
Результаты исследований переданы ООО «научно-производственный центр «ТехноСад» для продолжения по ним опытно – конструкторских работ.
Материалы настоящих исследований используются в учебном процессе Мичуринского государственного аграрного университета.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на международной научно-практической конференции 26 – 28 февраля 2007 г. «Современные проблемы технологии производства, хранения переработки и экспертизы качества сельскохозяйственной продукции», Мичуринск – наукоград РФ 2007, международной научно–практической конференции 15–16 ноября 2007г. «Перспективные технологии и технические средства в АПК», Мичуринск – наукоград РФ, 2008, международной научно-практической конференции 29-30 января «Инновации в образовании и науке», Москва 2009, международной научно-практической конференции 4 – 5 мая «Инновационно - техническое обеспечение ресурсо - сберегающих технологий АПК», Мичуринск – наукоград РФ, 2009, международной научно практической конференции 13-14 мая 2010г. «Инженерное обеспечение инновационных технологий в АПК», Мичуринск – наукоград РФ, 2010.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работах, в том числе 2 работы в изданиях рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ на полезную модель.
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 115 наименований и приложения. Работа изложена на 148 стр., содержит 53 рисунка, 13 таблиц, 8 приложений.
Обзор и анализ конструкций машин для глубокой обработки почвы
Таким образом, основными задачами минимализации обработки почвы являются сокращение затрат на производство продукции, повышение ее конкурентоспособности, сохранение почвенного плодородия, предотвращение эрозии, дефляции и других видов деградации почв за счет уменьшения антропогенной нагрузки.
Минимализация обработки почвы осуществляется в следующих основных направлениях: замена отвальной вспашки безотвальным глубоким рыхлением; замена сплошного глубокого рыхления полосным (чизельным) разуплотнением нижних слоев или ярусно-полосным, например, плоскорезно-щелевым или щелевым рыхлением мульчированного или стерневого агрофо-на; ограничение глубины безотвального рыхления верхним (менее 20 см) или поверхностным (на 8-10 см) почвы.
Снижение уплотнения почвы достигается также за счет разуплотнения посредством рыхления почвы на глубину 0,3-0,7 м. Глубокое безотвальное рыхление почвы плоскорезами-глубокорыхлителями взамен отвальной вспашки получило широкое распространение в нашей стране в конце 60-х и в 70-е годы прошлого века преимущественно в районах освоения целинных земель и других регионах, подверженных дефляции и эрозии. Такой прием обеспечивал сохранение на поверхности поля 70-80% стерни или мульчи, накопление снега, предотвращение эрозионных процессов, сохранение влаги в весенне-летне-осенний период и сокращение на 15- 20% энергозатрат [36].
Более производительным и рациональным является глубокое полосное рыхление (чизелевание) плужной подошвы и нижележащих слоев. Так как при этом почвенный пласт рыхлится без сплошного подрезания, то в его нижней части могут сохраняться небольшие гребни, а сплошное рыхление в его верхней части достигается за счет бокового скалывания почвы. По сравнению со вспашкой и плоскорезным рыхлением чизелевание на глубину до 35-40 см дает лучшее крошение, при глубине более 40 см глыбистость верхнего слоя возрастает. Поэтому используются различные приспособления для глы-бодробления. Чизелевание вошло в широкую практику сельского хозяйства в 80-е годы прошлого века. Рациональность приема глубокого безотвального рыхления была доказана Т.С. Мальцевым.
Глубокое безотвальное рыхление без сплошного подрезания пласта (чизелевание, щелевание) является необходимой технологической операцией для восстановления плодородия почв. Разрушение плужной подошвы, разрыхление уплотненных подпахотных нижних слоев улучшают их водопроницаемость, воздушный, водный и тепловой режимы почвы, способствуют увеличению мощности корнеобитаемого слоя, накоплению почвенной влаги, активизации биологических процессов. Периодическое чизелевание почвы предотвращает водную и ветровую эрозию, заболачивание орошаемых земель и тяжелых почв в районах достаточного увлажнения, образование на равнинных полях вымочек после ливней и снеготаяния. Глубокое рыхление подпахотных горизонтов имеет важнейшее значение для сохранения плодородия орошаемых земель. Почва уплотняется при многократных проходах тяжелых уборочных агрегатов и другой мобильной техники, а также при многократных поливах. Уплотненный почвенный слой препятствует прониканию поливной воды к корням растений в глубоких горизонтах. При этом снижаются нормы полива, развиваются ирригационная эрозия, заболачивание и вторичное засоление земель, урожайность снижается на 40%. Например, щелевание пласта трав позволяет увеличивать норму бесстокового по-лива до 750 м /ч, повышает урожайность люцерны на 33-35 ц/ra. Рыхление на глубину-30 см увеличивает впитывающую способность почвы на 50-70% в первый год, на 30 — 40 и 10-15%-во второй и третий годы [36].
Известен ряд приемов глубокого рыхления, отличающихся глубиной, характером подрезания пласта (сплошное, полосное, щелевое, ярусное), типом применяемых рабочих органов: почвоуглубители отвального плуга, плоскорезные лапы, чизельные лапы и долота, щелерезы, комбинация лап и щелерезов, приспособления для дополнительной обработки сзади глубоко 20 рыхлящих органов. Выбор приема должен зависеть от комплекса агротехнических задач, которые обеспечивают выполнение приема. При этом необходимо учитывать затраты, технические возможности выполнения приема и результаты.
Эффективность глубокого рыхления также зависит от типа почв, физико-механических и агрохимических свойств пахотного и подпахотного горизонтов, биологических и погодных условий, видов и количества вносимых в щель мульчирующих материалов. В зависимости от типа почвы и интенсивности последующего воздействия на нее ходовых систем МТА период положительного действия глубокого рыхления колеблется от двух до пяти, а ще-левания - от одного до трех лет. Чизелевание и щелевание - эффективные агротехнические приемы для предотвращения водной эрозии на склоновых землях и повышения эффективности внесенных удобрений. В Центрально-Черноземной зоне на склонах 2-4 в результате чизельной обработки чернозема на глубину 45 см по сравнению со вспашкой на глубину 22 см смыв почвы снижался в 14-29 раз. Периодическое глубокое рыхление обеспечивает повышение урожайности на 15-25%. Щелевание на лугах и пастбищах повышает их продуктивность на 30% и более. Чизелевание на глубину до 25 см обычно проводят весной вместо перепашки зяби. Применение глубокорых-лителей на суглинистой почве Нечерноземной зоны повышает коэффициент фильтрации до 1-1,5 м в сутки, запасы продуктивной влаги - на 4-11 мм, уменьшает плотность почвы до 1,2-1,3 т/м и твердость - до 2-3 МПа.
Изучение эффективности глубокого рыхления осушаемых минеральных почв Московской, Владимирской и Смоленской областей показало, что при рыхлении их плотность в слое 0,2-0,6 м снизилась на 13-15%, порозность увеличилась на 10-11%, значительно повысилась инфильтрация пахотного горизонта. Прибавка урожая составила 17-18% [36].
При рыхлении плужной подошвы и подпахотных слоев улучшается их водно-воздушный режим, создаются благоприятные условия для развития корневой системы культурных растений, получения почвенной влаги и пита 21 тельных элементов из нижних слоев, в которые при обилии осадков поступает избыточная влага из верхних слоев, что предотвращает образование вымочек и заболачивание [36].
Положительные отзывы по применению технологии глубокой обработки почвы в междурядьях плодовых насаждений отражены в работах В.А. Колесникова, Ф.Н. Пильщикова [83].
Однако при чизелевании почвы происходит образование глыб что требует дополнительных затрат на их разрушение, поэтому одним из мероприятий по улучшению водно-воздушного режима нами предлагается технология нарезания щелей в междурядьях плодовых насаждений по следу прохода движителей сельскохозяйственных машин ротационным рабочим органом. Для достижения поставленной цели предлагается проводить нарезание щели на глубину 30-40 см, (в зависимости от глубины залегания корней плодовых деревьев) [84], с защитной зоной не менее 1м [5] (рисунок 1.2),
Обоснование основных конструктивных и технологических параметров щелевателя почвы
Технологический процесс, выполняемый предлагаемым нами рабочим органом, состоит из следующих стадий: отрезание стружки почвы от пласта, измельчение стружки до необходимой структуры, отбрасывание и укладка измельчённой почвы в щель.
Основными составляющими данного процесса является отделение стружки, и разделение её на части до получения необходимой структуры почвы. При резании дерева и металлов образуются стружки разного рода: 1. Стружка излома образуется выламыванием отдельных кусков, сохраняющих некоторую связь или совершенно отделенных друг от друга. 2. Стружка скалывания (Тиме) может считаться наиболее типичной. Резец, проникая вглубь металла, сначала сминает его; когда сопротивление смятия возрастает до некоторого предела, произойдет скалывание по косому направлению. 3. Сливная стружка является частным случаем стружки скалывания, когда отдельные элементы, составляющие стружку, очень мало, незаметно сдвинуты относительно друг друга, как это бывает у мягких металлов, особенно при тонкой стружке и небольшом угле резания (45...55 град) (железо и мягкая сталь, а у свинца при всех углах резания). Карманом были проведены опыты по разрушению мрамора и известняка. При этом особенно интересным представляется, что при непрерывном изменении бокового сжатия обозначаются три типа законов деформации: хрупкость, вязкость и пластичность. Такая картина деформации может быть принята во внимание при исследование почвы в сухом, влажном и мокром состояниях. Поэтому учения О.Мора о разрушении материалов, определяющие плоскости распадения материала при крошении, для земледельческой Профессор В.М. Бойков [10,11] предлагает процесс дробления поверхностного слоя материала осуществлять двумя способами: отделением от поверхностного слоя материала к дроблению частиц требуемого размера и отделением определенного объема поверхностного слоя от материала с последующим дроблением этого объема за счет его деформации на частицы нужного размера. Ю.Ф. Новиковым разработана методика массового анализа геометрии существующих отвалов, которая позволила создать общую и подробную классификацию отвальных поверхностей, учитывающая одновременно как их геометрические, так и технологические особенности [66,67,68]. Исследования Бурченко П.Н. [13,14] показали, что для выполнения качественной вспашки отвальные плуги должны быть оборудованы корпусами, лемешно-отвальная поверхность которых представляет рациональное сочетание поверхностей двух конусов и цилиндра, расположенных определённым образом в пространстве. Агротехнические требования, предъявляемые к пахоте и заключающиеся главным образом в рыхлении пласта и его обороте для глубокой заделки растительных остатков, определяют форму рабочей поверхности корпуса плуга. Как показал акад. В. П. Горячкин, плоский трехгранный клин, двигаясь в почве, в элементарном виде выполняет основные задачи обработки почвы: подъем и сдвигание пласта с одновременным его разрушением, а также некоторый оборот пласта. В общем случае рабочая поверхность корпуса плуга может рассматриваться как дальнейшее развитие трехгранного клина. Наиболее распространенной классификацией рабочих поверхностей плужных корпусов является разделение их на цилиндрические, культурные, полувинтовые и винтовые. Основным признаком для такой классификации является степень и характер воздействия поверхности на почвенный пласт. Культурные и полувинтовые рабочие поверхности крошащей и оборачивающей способности занимают промежуточное положение и предназначены для обработки средних по связности почв, причем поверхности культурного типа по своим свойствам приближаются к цилиндрическим поверхностям и применяются для обработки старопахотных малосвязных почв. Полувинтовые поверхности способны лучше оборачивать пласт, чем культурные, и поэтому используются для вспашки связных и задернелых почв. Подавляющее большинство современных плугов снабжается культурными и полувинтовыми рабочими поверхностями. Способ построения культурной и полувинтовой рабочих поверхностей плужных корпусов с расположением направляющей кривой в плоскости, перпендикулярной лезвию лемеха, с заданием 0 = f (z) разработан проф. Н. В. Шучкиным и лег в основу построения рабочих поверхностей отечественных плужных корпусов [107]. Главным направлением исследования ротационного рабочего органа является обоснование и оптимизация его параметров, обеспечивающих получение необходимой структуры почвы и снижение энергоёмкости процесса нарезания щелей. Проведя анализ работ посвященных исследованиям взаимодействия активных ротационных рабочих органов с почвой [20,21,32,33,34,47,54,74,87,99,101,102,110,113,114,115], можно сделать вывод, в основном в них рассматривается процесс получения стружки, отделяемой от общего пласта почвы, и затраты энергии на технологический процесс обработки почвы.
Основными параметрами фрезы являются: угол установки ножа, задний угол, угол резания, диметр фрезерного барабана, число ножей, расположенных в одной плоскости, отношение окружной скорости ножа к поступательной скорости агрегата (или кинематический показатель режима фрезерования) глубина фрезерования, направление вращения ножей, форма кожуха фрезерного барабана.
Методика исследования физико - механических свойств задернённой почвы
Табличные значения критерия Фишера взяты при 5 % - ном уровне значимости и степенях свободы fi = 2 и f2 = IS. В результате расчётов установлено, что расчётное значение данного критерия FpaC4= 2,47 меньше табличного FTa6n=3,6 [15, 56], что свидетельствует об адекватности модели описанной уравнением регрессии второго порядка (4.2).
Графическая интерпретация данного выражения изображена на рис. 4.6. Для оценки влияния переменных факторов на искомый критерий проанализируем уравнение регрессии в кодированных переменных. Наиболее значимыми факторами являются xj и х2 с коэффициентами регрессии при членах bj = 0,008 и Ь2= 0,077. Положительный знак при Ь] и Ь2 указывает на то, что изменение xj и х2 вызывает увеличение критерия оптимизации, т. е высоты полёта частицы почвы.
Особенность двойного взаимодействия рассматриваемых факторов заключается в малой значимости коэффициента Ь]2= 0,00007. Это означает, что действие частоты вращения диска не зависит от угла наклона ножа.
Рисунок 4.7 - Зависимость высоты отбрасывания частицы почвы от угла установки ножа oiy при различной частоте вращения диска ротационного рабочего органа п Анализ зависимостей на рисунке 4.7 показывает, что при увеличении угла установки ножа ау происходит увеличение высоты отбрасывания частиц почвы, это происходит в результате увеличения угла вылета частицы почвы относительно горизонта в момент её отрыва. Полученный результат согласуется с проведёнными ранее теоретическими исследованиями.
Кроме того, влияние оказывает и частота вращения диска, так при её увеличении резко увеличивается высота отбрасывания, что происходит в результате возрастания воздействия ножа на частицу почвы.
При проектировании рабочего органа необходимо стремиться к снижению воздействия защитного кожуха машины на получаемую структуру почвы, а это возможно при наименьшей высоте отбрасывания частиц почвы. На основании проведённого анализа экспериментальных исследований наименьшая высота полёта частиц обеспечивается при частоте вращения рабочего органа п — 100... 110 об/мин, и угле установки ножа ау = 20 град. Дальнейшее уменьшение частоты вращения не желательно, т.к. это приведёт к снижению производительности машины.
Для оценки степени соответствия полученных эмпирических данных результатам теоретических исследований использовали критерий Пирсона.
Вычисления показали, что он составил %2 =0,08. Это меньше табличного значения, равного 15,507 [56]. Поэтому можно сделать вывод, что гипотеза о подобии результатов принимается. Для наглядности на рисунке 4.8 представлены теоретическая и экспериментальная зависимости высоты отбрасывания частицы почвы от частоты вращения диска ротационного рабочего органа п при угле установки ножа ау =20 град.
Экспериментальные исследования проводили по методике, приведенной в п. 3.7. При исследовании влияния угла наклона режущей кромки ножа на удельную силу резания почвы были получены следующие результаты, представленные в таблице 4.2 и на рисунке 4.9.
Анализ зависимостей на рисунке 4.9 позволяет сделать вывод, что наибольшее усилие резания было при угле наклона fi = 0 град, т. е, когда режущая кромка была установлена без наклона, это вызвано тем, что образуется наибольшая площадь воздействия ножа на обрабатываемый материал. При увеличении угла наклона удельная сила резания уменьшается, однако, если угол увеличивали в положительную сторону, сила резания была выше, чем при увеличении угла наклона в другую сторону. Так при (3 = 30 град. Руд- 194,4 Н/мм , а при /5 = - 30 Руд- 187,2 Н/мм . Это происходило вследствие того, что в первом случае на почву воздействовали одновременно две кромки: режущая кромка ножа и режущая кромка зуба диска. Во втором случае на обрабатываемый материал сначала воздействовала режущая кромка ножа, в результате в образце почвы образовывалась опережающая трещина, а затем воздействовала режущая кромка зуба диска, что способствовало уменьшению необходимого усилия разрушения образца почвы.
Таким образом, можно сделать вывод, что при увеличении угла наклона режущей кромки ножа Р можно уменьшить энергоёмкость процесса нарезания щелей ротационным рабочим органом. Экспериментальные исследования проводили по методике, приведенной в разделе 3.8. Результаты исследования энергоёмкости процесса нарезания щелей в зависимости от конструктивных параметров ротационного рабочего органа представлены в Приложении Г и таблице 4.3. Расчёт коэффициентов регрессии позволил получить следующее уравнение второго порядка в кодированных переменных Уравнение регрессии с натуральными показателями без учёта малозначимых коэффициентов, имеет вид где Оу - угол установки ножа, град; р - параметр параболы кривизны поверхности ножа; Р - угол наклона режущей кромки ножа, град. Адекватность модели проверяли по F - критерию (критерию Фишера). Табличные значения критерия Фишера взяты при 5 % - ном уровне значимости и степенях свободы fj = 23 и f2 = 54. В результате расчётов установлено, что расчётное значение данного критерия Fpac4= 1,135 меньше табличного FTa6n=l,7 [15 ,56], что свидетельствует об адекватности модели описанной уравнением регрессии второго порядка (4.4).
Результаты исследования структуры почвы в зависимости от конструктивных параметров ротационного рабочего органа
Расчёты показывают, что применение новой машины позволяет выполнять операции нарезания щелей, получение необходимой структуры почвы и укладку её в щель за один проход, в отличие от базового варианта, при котором используются две машины, что позволяет экономить затраты энергии до 50%.
Годовой экономический эффект от применения новой машины составляет 107241,7руб., при этом срок окупаемости средств новой технологии составит 3,1 г.
Анализ существующих систем содержания почвы в саду показал, что менее энергозатратной является система естественного или искусственного задернения (залуження) почвы, однако в местах прохождения движителей сельскохозяйственных агрегатов плотность почвы превышает допустимые значения, что отрицательно влияет на накопление и сохранение влаги. Анализ существующих средств механизации для глубокого рыхления, показал, что они не создают необходимой структуры почвы, и требуют дополнительной операции по заравниванию полученных неровностей, поэтому предпочтительным является ротационный рабочий орган, способный создавать однородную структуру почвы, без дополнительных операций для заравнивания неровностей.
Получены аналитические выражения для обоснования формы рабочей поверхности ножа ротационного рабочего органа, его конструктивных и технологических параметров, обеспечивающих получение определённой структуры почвы, а так же формы и параметров установки отражающего кожуха относительно рабочего органа для размещения её в щели. 3.Теоретические исследования предложенной конструкции ротационного рабочего органа, снабжённого ножами с криволинейной измельчающей поверхностью, позволили получить основные закономерности процесса получения необходимой структуры почвы и размещения её в щели, на основании которых определены его основные конструктивные формы и параметры: форма криволинейной поверхности (по параболе); угол установки ножа ау = 20.. .22, окружная скорость конца ножа v0 = 4,5.. .4,7 м/с. 4. При исследовании физико-механических свойств почвы установлено, что жёсткость образца чернозёмноно-луговой выщелочной почвы, взятого на срезе залуженного участка и влажностью 18...20% составила в пределах 6667...7500 Н/ м, в зависимости от его геометрических параметров и прикладываемого усилия. 5. Экспериментальные исследования подтверждают результаты теоретических выводов и позволили установить оптимальные конструктивно — режимные параметры предложенного ротационного рабочего органа: параметр параболы криволинейной поверхности ножа р—2,5, угол установки но-жгг.Оу = 20...22, угол наклона режущей кромки ножа /?= 30 град, окружная скорость конца ножа v0 = 4,5...4,7 м/с, соотношение окружной скорости конца ножа и поступательной скорости агрегата2. = 5...6. 6. Производственные испытания опытного образца машины для нарезания щелей в междурядьях сада учхоза «Комсомолец» на залуженном участке подтвердили его работоспособность. При обработке почвы структурность составила 85-90 %, при этом скорость движения агрегата должна быть в пределах 3,0.. .3,5 км/ч. 7. Расчёты показывают, что применение новой машины позволяет выполнять операции нарезания щелей, получение необходимой структуры почвы и укладку её в щель за один проход, в отличие от базового варианта, при котором используются две машины, что даёт экономию затрат энергии до 50%. Годовой экономический эффект составляет 107241,7руб., при сроке окупаемости 3,1 г.
