Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧА ИССЛЕДОВАНИЙ II
I.I. Особенности использования дисковых почвообрабатывающих машин на каменистых почвах II
1.2. Выбор типа предохранителя секции тяжелой дисковой бороны 13
1.3. Требования к предохранителю секции дисков тяжелой дисковой бороны 18
1.4. Определение сил взаимодействия рабочего органа почвообрабатывающей машины и
препятствия 29
1.5. Цель и задача исследования 34
2. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДИСНОВСЁ БОРОНЫ 36
2.1. Обоснование параметров силовой характеристики предохранительного механизма 36
2.1.1. Обоснование параметров силовой характеристики по условию заглубления 36
2.1.2. Обоснование параметров силовой характеристики по условию копирования профиля поверхности поля при выравнивании неровностей 38
2.1.3. Обоснование параметров силовой характеристики по условию заглубления с огрехом
допустимых размеров 53
2.1.4. Оптимальная силовая характеристика предохранительного механизма тяжелой
дисковой бороны 57
'2.2. Определение сил, возникающих при встрече дисковой бороны с препятствием 59
2.2.1. Определение силы соударения дисковой бороны и препятствия 59
2.2.2. Определение сил, действующих на диск при обходе препятствия 65
2.3. Определение оптимальной рабочей скорости агрегата с тяжелой дисковой бороной 74
2.4. Определение предельных значений параметров предохранительного механизма секции тяжелой дисковой бороны 77
2.5. Определение параметров предохранительного механизма тяжелой дисковой бороны 81
ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 83
3.1. Программа проведение экспериментальных исследований 83
3.2. Методика проведения исследований по определению сил, действующих на диск при взаимодействии с препятствием, и сил трения в шарнирах предохранительного механизма 84
3.2.1. Устройство лабораторной установки 84
3.2.2. Тарировка измерительных датчиков 93
3.2.3. Методика проведения эксперимента 98
3.3. Методика проведения лабораторно-полевых исследований по определению показателей
работы тяжелой дисковой бороны, с предохракителями секции 102
3.3.1. Устройство лабораторной установки 102
3.3.2. Тарировка измерительных датчиков 107
3.3.3. Методика проведения исследования 109
3.4, Методика лабораторно-полевого исследовнния по определению параметров силовой характеристики по условию заглубления 112
3.4.1. Устройство лабораторной установки 112
3.4.2. Методика проведения исследования 115
3.5. Оценка погрешности измерений 115
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 119
4.1. Результаты исследования влияния различных факторов на величины сил взаимодействия диска и препятствия 119
4.2. Результаты исследования процесса взаимодей ствия диска и препятствия 124
4.2.1. Силы, возникающие при ударе диска о препятствие 124
4.2.2. Силы, возникающие при обходе диском препятствия 132
4.2.3. Результаты лабораторно-полевого исследования процесса взаимодействия
диска и препятствия 141
4.2.4. Анализ результатов исследования процесса
взаимодействия диска и препятствия 143
4.3. Напряжения, возникающие в диске при взаимодействии с препятствием 144
4.4. Коэффициент сил трения в шарнирах предохранительного механизма 145
4.5. Зависимость тягового сопротивления дисковой бороны от скорости 146
4.6. Способность дисковой бороны с предохранителями секций срезать неровности 148
4.7. Влияние гидропневматического предохранителя тяжелой дисковой бороны на агротехнические показатели ее работы 149
4.8. Зависимость сил, действующих на секцию дисков со стороны почвы, от глубины 151
4.9. Частотный состав сил сопротивления почвы секции тяжелой дисковой бороны 155
4.10. Экономическая эффективность применения тяжелых дисковых борон шириной захвата
7 и 10 м для обработки засоренных камнями почв 157
4.11. Общие выводы 163
ВЫВОД! И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 170
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 172
ПРИЛОЖЕНИЕ 180
- Особенности использования дисковых почвообрабатывающих машин на каменистых почвах
- Обоснование параметров силовой характеристики предохранительного механизма
- Программа проведение экспериментальных исследований
- Результаты исследования влияния различных факторов на величины сил взаимодействия диска и препятствия
Особенности использования дисковых почвообрабатывающих машин на каменистых почвах
Дисковые почвообрабатывающие машины в настоящее время находят широкое применение. Например, В.Ф. Стрельбицкий /4/ указывает, что дисковые тяжелые болотные бороны предназначены для разработки пластов после вспашки целинных земель, особенно на суходольных и болотных почвах ; их успешно применяют при освоении и улучшении лугов и пастбищ ; широко используют для обработки тяжелых почв после уборки пропашных и зерновых культур, часто -для основной обработки почв вместо отвальной пахоты. В условиях Нечерноземной зоны РСФСР дискованием можно создать благоприятнне условия для прорастания семян сорняков и их дальнейшего уничтожения, добиться угнетения сорных растений и прекращения их вегетации, сохранить и накопить влагу в пахотном слое, измельчить глыбы и заделать стерню и другие пожнивные остатки, а также заделать в почву удобрения. В отдельных случаях лущением и дискованием заменяют вспашку /5/.
При работе на засоренных камнями почвах рабочие органы почвообрабатывающих машин наезжают на камни и если они не оснащены предохранителями, то могут произойти поломки рабочих органов. Исследования, проведенные G-.Gebtc f /6/, Х.Г. Тамнетсом /7/, И.М. Пановым /8,9/, показали, что при столкновении с камнями на рабочие органы почвообрабатывающих машин действуют нагрузки, колеблющиеся от 2,5 до десяти кратных значений тягового сопротивления орудия. По данным А.Г. Параева /10/ ударные нагрузки в 20-30 раз превосходят средние, действующие на рабочие органы на незасоренных камнями почвах. Дисковые почвообрабатывающие орудия менее подвержены такого рода поломкам, т.к. они могут перекатываться через препятствия /II/. Но в последние годы вследствие появления скоростных энергонасыщенных тракторов возросли рабочие скорости, а из-за увеличения ширины захвата возросла масса почвообрабатывающих машин. По данным М.С. Кринко /12/, влияние засоренности полей камнями особенно сильно сказывается на скоростях свыше 8 км/ч. Применение тяжелой дисковой бороны ВДТ-7,0 на засоренных камнями почвах запрещено заводской инструкцией /13/. Для работы на засоренных камнями почвах эта машина нуждается в оснащении предохранительными устройствами, защищающими дисковые секции от перегрузок при наезде на камни /14,15,16,17/. За рубежом в настоящее время выпускаются дисковые почвообрабатывающие машины с предохранителями рабочих органов. Для обработки почв, засоренных камнями и древесными остатками, фирма Массей-Шергюс-сон США выпускает лущильники, у которых каждый диск шарнирно присоединен к раме и удерживается в рабочем положении мощной витой пружиной. При наезде на камень или другое препятствие диск выходит из рабочего положения и поломка его предотвращается /4/. В Австралии фирмой Джон Ширер выпускается дисковый плуг с максимальной шириной захвата 6,5 м, каждый диск которого удерживается в рабочем положении гидроцилиндром. Изменяя давление в масляных магистралях этих гидроцилиндров, можно приспосабливаться к различным почвенным условиям /18,19/.
Обоснование параметров силовой характеристики предохранительного механизма
Силовая характеристика предохранительного механизма, обеспечивающая заглубление рабочего органа после обхода препятствия, строилась в соответствии с ранее проведенными исследованиями /8, 9,29,31,32,33,34,35,36/ с учетом сил сопротивления почвы, выглуб-ляющих рабочий орган, и внутренних сил трения в шарнирах предохранительного механизма . Линия зависимости силы Рм от глубины обработки О. должна располагаться выше линии зависимости силы Рс , увеличенной на силу Рт , от глубины обработки а (рис. 2.1) .
По результатам проведенных нами опытов (раздел 4.8) , сила сопротивления почвы для секции тяжелой дисковой бороны с увеличением глубины растет по зависимости, близкой к линейной. Тогда Рс растет по линейной зависимости при заглублении секции. На рис.2.I линия ОА соответствует зависимости силы Рс от глубины Cl , гс = (а) . График построен в относительных единицах. За единицы приняты значения глубины Q. и соответствующее этой глубине значение силы Рс . Значения силы Рт получено увеличением значений силы Рс на величину сил внутреннего трения в шарнирах предохранительного механизма. Значения сил внутреннего трения вычислялись по формул Вычисленные значения сил Рм обеспечивают заглубление секции после обхода препятствия так же, как и силовые характеристики, линии которых на рис. 2.1 располагаются выше линии ОЬ - зависимое- і ти Рм= ](а) .
Таким образом силовая характеристика предохранительного механизма тяжелой дисковой бороны представляет собой линейную зависимость силы Рм от глубины (1 .
Программа проведение экспериментальных исследований
Программа проведения экспериментального исследования на стенде включала:
- определение сил, действующих на диск при взаимодействии с препятствием, выявление основных и неосновных факторов, влияющих на величину этих сил ;
- определение величины напряжений, возникающих в материале диска при взаимодействии с препятствием ;
- определение сил трения в шарнирах предохранительного механизма секции дисков.
Опыты проводились на стенде лаборатории механизации обработки почвы НИПТИМЭСХ НЗ РСФСР в I98I-I982 гг.
Программа лабораторно-полевых исследований тяжелой дисковой бороны с предохранителями секций включала:
- определение характера сил, действующих на диск секции при взаимодействии с препятствием в полевых условиях и отклонений рамы бороны при срабатывании предохранительного механизма ;
- определение зависимости тягового сопротивления тяжелой дисковой бороны от скорости ;
- определение влияния предохранительного механизма на агротехнические показатели работы тяжелой дисковой бороны ;
- определение размеров неровностей поверхности поля, срезаемых дисками бороны с предохранителями секций ;
- получение зависимости сил, действующих на диски секции со стороны почвы, от глубины. Это необходимо для построения силовой характеристики предохранительного механизма секции тяжелой дисковой бороны по условию заглубления после обхода препятствия;
- определение частотного состава сил, действующих на секцию со стороны почвы. Это необходимо для выявления последствий на характер сил сопротивления почвы от стремления дисков секции расположиться в процессе работы вырезами на одной линии.
Опыты по определению сил, действующих на диски при взаимодействии с препятствием, проводились на экспериментальном поле НИПТИМЭСХ НЗ НЖЭР в мае 1983 г.
Опыты по определению зависимости тягового сопротивления бороны от скорости и определению размеров неровностей, срезаемых диска ми бороны, проводились на поле совхоза "Красная Славянка" Ленинградской области в мае 1983 г.
Опыты по определению балластирования на показатели работы бороны проводились на поле Ленинградской опытной плодоовощной станции в июле 1983 г.
Исследование зависимости сил, действующих на диски со стороны почвы, от глубины и определение частотного состава сил проводились на поле, совхоза "Красная Славянка" Ленинградской области в сентябре 1982 г.
Результаты исследования влияния различных факторов на величины сил взаимодействия диска и препятствия
Статистические характеристики, приведенные в таблицах этой главы, вычислялись по известным формулам.
Для разности средних, приведенных в таблице 4.1, значение критерия Стыодента і « 1,81. Для четырех степеней свободы табличное значение критерия Стыодента при 5 % уровне значимости 10Ь. = 2,78 /60/.
Следовательно, при рассмотренных значениях угловой скорости предварительно раскрученных дисков она не оказывает существенного влияния на величину силы удара диска о препятствие. На значение силы, действующей на диск при обходе препятствия, предварительное раскручивание дисков не оказывает влияния, т.к. в любом случае при обходе препятствия диски вращаются с угловой скоростью, определяемой взаимодействием с препятствием.
Результаты исследования влияния места расположения диска на величины сил взаимодействия диска и препятствия приведены в таблицах 4.2 и 4.3.
Таблица 4.2 Влияние места расположения диска на величину F при Н = 0,267м, Км= 2,94 МПа, об = 0,833 м/с
Место диска FiY/L»кН Средняя кН Дисперсия кН2 Ошибка средней,кН Снаружи 13,58 около 13,08 13,22 0,103 0,186 стойки 12,99 Внутри 13,23 около 13,23 13,37 0,048 0,127 стойки 13,61 Значение критерия Стьюдента для разности средних, приведенных в таблице 4.2, составило t = 0,667. Для четырех степеней свободы табличное значение критерия Стьюдента при 5 % уровне значимости -Us = 2,78 /60/. Следовательно, выбранные места расположения диска не оказывают существенного влияния на величину силы удара диска о препятствие.
Значение критерия Стьюдента для разности средних, приведенных в таблице 4.3, равно 1,05. Для четырех степеней свободы табличное значение критерия Стьюдента при 5 % уровне значимости
Результаты исследования влияния момента инерции вращающихся деталей приведены в таблицах 4.4 и 4.5. Из-за большого различия скоростей препятствия производилась оценка существенности средней разности.
Средняя разность результатов пар наблюдений, приведенных в таблице 4.4, равна 0,156. Значение критерия Стьюдента при этом равно 1,025. Табличное значение для двух степеней свободы при 5 % уровне значимости tos = 4,30 /60/. Следовательно, момент инерции вращающихся относительно оси дисков деталей секции при взятом соотношении величин не оказывает существенного влияния на значение силы удара диска о препятствие.
Средняя разность результатов пар наблюдений, приведенных в таблице 4.5, равна 0,299. Значение критерия Стьюдента при этом Таблица 4.4 Влияние момента инерции вращающихся относительно оси дисков деталей секции на величину F1VA при И = 0,214 м, км = 2,94 МПа, оС = 0,1047 рад
