Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований 10
1.1. Анализ исследований по влиянию уплотняющего действия ходовых систем современных тракторов на почву 10
1.2. Обзор современных способов для уменьшения уплотнения почвы 13
1.3. Обзор комбинированных рабочих органов для рыхления почвы 15
1.4. Анализ исследований по теоретическому обоснованию процесса разуплотнения уплотнённой почвы 28
1.5. Выводы 31
1.6. Цель и задачи исследований 32
2. Теоретическое обоснование технологического процесса работы следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами 34
2.1. Разработка следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами 34
2.2. Определение тягового сопротивления ножа-рыхлителя комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя 36
2.3. Оценка энергетической эффективности процесса рыхления почвы ножом-рыхлителем 41
2.4. Определение параметров траектории движения частицы почвы после схода с рабочей поверхности клина лапки-рыхлителя 45
2.5. Обоснование конструктивно-технологических параметров реактивного зубового диска комбинированного рабочего органа .51
2.6. Обоснование конструктивно-технологических параметров активного зубового диска комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя 57
2.7. Выводы 59
3. Программа и методика экспериментальных исследований 61
3.1. Программа экспериментальных исследований 61
3.2. Методика лабораторно-полевых исследований 61
3.2.1. Методика определения уплотняющего действия на почву ходовой системы трактора МТЗ-80 62
3.2.1.1. Методика поперечного профилирования поверхности почвы по следам трактора 62
3.2.1.2. Методика определения влажности почвы 64
3.2.1.3. Методика исследования плотности почвы 64
3.2.1.4. Методика исследования твёрдости почвы 67
3.2.2. Методика лабораторно-полевых исследований по оптимизации конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа экспериментального следоразрыхлителя 67
3.2.2.1. Методика определения качества крошения почвы 68
3.2.2.2. Исследование зависимости качества крошения почвы
от расстояния между ножом-щелерезом и лапкой-рыхлителем 68
3.2.2.3. Методика профилирования поверхности обрабатываемого пласта почвы над ножом-рыхлителем 70
3.2.2.4. Исследование зависимости крошения почвы от количества зубьев на диске реактивной батареи 71
3.2.2.5. Методика оптимизации конструктивно-технологических параметров ножей-рыхлителей и реактивной батареи зубовых дисков 73
3.2.2.6. Методика оптимизации конструктивно-технологических параметров взаимодействия реактивной и активной батареи зубовых дисков 77
3.2.2.7. Исследования зависимости качества крошения уплотнённой почвы от радиуса кривизны зуба активной батареи зубовых дисков 78
3.2.2.8. Исследование зависимости качества крошения уплотнённой почвы от частоты вращения зубовых дисков активной батареи 80
3.2.2.9. Методика проведения энергооценки следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами 81
3.3. Методика полевых исследований 83
3.3.1. Устройство и технологический процесс работы экспериментального следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами 84
3.3.2. Методика исследования глубины заделки семян 88
3.3.3. Определение динамики появления всходов 88
3.3.4. Определение биологической урожайности 89
4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 90
4.1. Анализ результатов исследования уплотняющего действия ходовой системы трактора МТЗ-80 на почву 90
4.1.1. Определение величины деформации почвы по следам трактора МТЗ-80 90
4.1.2. Анализ изменения твёрдости и плотности уплотнённой почвы в следе трактора 91
4.2. Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований по оптимизации конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя 94
4.2.1. Результаты оптимизации расстояния между ножом-щелерезом и лапкой-рыхлителем 94
4.2.2. Результаты профилирования поверхности обрабатываемого пласта почвы ножами-рыхлителями 94
4.2.3. Влияние конструктивно-технологических параметров зубовых дисков реактивной батареи на качество крошения уплотнённой почвы 97
4.2.4. Влияние конструктивно-технологических параметров зубовых дисков активной батареи на качество крошения уплотнённой почвы 102
4.3. Результаты и анализ данных энергозатрат следоразрыхлителя на разуплотнение уплотнённой почвы в следах трактора МТЗ-80 109
4.4. Результаты полевых исследований 114
4.4.1. Результаты исследований величины выровнености поверхности после разуплотнения почвы 114
4.4.2. Оценка эффективности разуплотнения почвы последам трактора 114
4.4.3. Результаты исследования глубины заделки семян и динамики всходов яровой пшеницы 115
4.4.4. Анализ полученного урожая с опытных посевов 115
4.5.Выводы 119
5. Технико-экономическая эффективность использования следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами на посеве зерновых культур 121
Общие выводы 128
Список использованной литературы 131
Приложения 143
- Анализ исследований по влиянию уплотняющего действия ходовых систем современных тракторов на почву
- Определение тягового сопротивления ножа-рыхлителя комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя
- Методика поперечного профилирования поверхности почвы по следам трактора
- Анализ изменения твёрдости и плотности уплотнённой почвы в следе трактора
Введение к работе
Повышение эффективности отрасли растениеводства неразрывно связано с обеспечением качественного выполнения различных технологических операций при выращивании сельскохозяйственных культур, и в первую очередь зерновых.
Сдерживающим фактором при этом является переуплотнение почвы ходовыми системами сельскохозяйственной техники, и особенно колёсными движителями тракторов на весенне-полевых работах. На поверхности почвы остаются следы, существенно уменьшающие качество вьшолнения работ на этих участках. Переуплотнение почвы по следам ухудшает её агрофизические свойства. В результате недобор урожая на переуплотнённых участках может достигать 40 - 50%.
Для разуплотнения и выравнивания уплотнённой почвы по следам тракторов в процессе работы применяются следоразрыхляющие устройства. Лучший результат применения следоразрыхляющих устройств достигнут при использовании для них комбинированных рабочих органов. Однако на весенне-полевых работах из-за неравномерности свойств почвы, как по глубине, так и по площади, технологические процессы выполняются на участках поля, где влажность превышает уровень влажности физически спелой почвы. Это состояние почвы не позволяет существующим следоразрыхляюшим устройствам из-за забивания и сгруживания влажной почвы качественно выполнять процесс разрыхления и выравнивания уплотнённой почвы по следам тракторов в соответствии с агротехническими требованиями.
Таким образом, вопросы совершенствования процесса разуплотнения уплотнённой почвы по следам современных энергонасыщенных тракторов на весенне-полевых работах являются актуальными.
Поэтому исследования, направленные на совершенствование процесса разуплотнения уплотнённой почвы в следах энергонасыщенных тракторов на весенне-полевых работах имеют важное научное и хозяйственное значение.
Работа проводилась в рамках задания 02.01.03: «Разработать комплекс приоритетной почвообрабатывающей и посевной техники высокого технического уровня с оптимальным набором сменных рабочих органов, адаптированных к различным почвенным условиям», направленной на решение проблемы: «Научные основы формирования эффективной системы АПК» тематического
7 плана Межведомственной координационной программы Фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг. согласно научно-исследовательской теме: «Разработка технологии и технических средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин» (номер государственной регистрации 01.200506416).
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИИ. Повышение эффективности процесса разуплотнения почвы за счёт совершенствования технологического процесса работы комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Технологический процесс разуплотнения уплотненной почвы следоразрыхлителем с комбинированными рабочими органами.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ. Комбинированный рабочий орган следоразрыхлителя.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Методикой исследований предусматривались теоретические исследования комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя, которые выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики, математики и статистики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторно-полевых и полевых условиях в соответствии с действующими общепринятыми и частными методиками, а также с использованием теории планирования многофакторных экспериментов. Обработка экспериментальных данных и расчеты выполнялись с использованием методов статистики на ЭВМ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработана и обоснована конструктивно-технологическая схема следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами. Получены аналитические зависимости по определению тягового сопротивления ножа-рыхлителя в зависимости от его конструктивно-технологических параметров и свойств уплотненной почвы; дано теоретическое обоснование его энергетической эффективности в процессе разуплотнения уплотненной почвы. Получены уравнения для определения координат траектории движения частиц почвы и величины ее скорости после взаимодействия с рабочей поверхностью клина, а также поверхности обрабатываемого пласта почвы. Дано теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров реактивного и активного зубовых дисков. Новизна конструктивных элементов подтверждена патентом РФ на изобретение №2282958.
ПРАКТИЧЕСІСАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Результаты научных исследований послужили основой для разработки следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами. Использование данного устройства на посеве зерновых культур с сеялкой СЗ-5,4 и трактором МТЗ-80 позюлило восстановить урожайность по следу трактора до уровня урожайности на неуплотненных участках.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Следоразрыхлитель с комбинированными рабочими органами внедрен в ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова» Кинельского района Самарской области. Экспериментальный образец следоразрыхлителя экспонировался на «IX Поволжской агропромышленной выставке» проходившей на базе ФГУ «Поволжская государственная зональная машиноиспытательная станция» в 2006 г.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (2003...2007 гг.) и ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» (2006 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 патент на изобретение, 1 статья опубликована в издании, указанном в «Перечне ВАК». Три статьи опубликованы без соавторов. Общий объем публикаций составляет 0,86 п.л., из них 0,5 п.л. принадлежит автору.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 171 с, содержит 59 рис., 7 табл., список литературы из 116 наименований и 10 приложений.
НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
конструктивно-технологическая схема следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами;
теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя;
результаты экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя.
Анализ исследований по влиянию уплотняющего действия ходовых систем современных тракторов на почву
При выполнении технологических операций по возделыванию и уборке сельскохозяйственных культур почву уплотняют ходовые системы тракторов и сельскохозяйственных машин. Так по данным [11, 47, 99] установлено, что в процессе работы сельскохозяйственные машины и тракторы осуществляют от 5 до 17 проходов по полю, а от 6 до 20 раз подвергаются воздействию от ходовых систем 10 - 12% площади поля от 1 до 6 раз - 65 - 80% и только 10 - 15% его не уплотняется.
Уплотняющее действие ходовых систем сельскохозяйственных машин и тракторов на почву приводит к увеличению её плотности, твердости, уменьшается наиболее ценная часть структурного состава и порозность, а также изменяется распределение влажности в почве, увеличивается сопротивление почвы дальнейшей обработке. На поверхности почвы остаются следы, ухудшается качество выполнения последующих технологических операций. В итоге уменьшается урожайность культурных растений.
Плотность почвы является основным определяющим показателем, оценивающим влияние уплотняющего действия на неё ходовых систем сельскохозяйственной техники [112].
Для оптимального развития культурных растений требуется определенная плотность почвы. В результате исследований научных центров ВАСХНИЛ, ВИМа, ВИСХОМа, НАТИ, ТСХА и других, выработаны рекомендации по наиболее оптимальным данным плотности почвы для различных сельскохозяйственных культур, которые варьируют от 1 до 1,45 г/см [9]. При увеличении плотности почвы выше её оптимального значения на 0,05 - 0,1 г/см3 почва теряет способность самовосстанавливать данный показатель, а при большем уплотнении восстановление первоначальных свойств проблематично даже после механической обработки [91,116].
Уплотняющее действие ходовых систем сельскохозяйственной техники на почву осуществляется на глубину до 0,6 м и в поперечном направлении до 0,8 - 1 м в обе стороны от следов ходовых систем тракторов [9, 10, 43, 115]. Также определено, что удельное давление ходовых систем сельскохозяйственной техники уплотняет почву не только верхних пахотных слоях, а при использовании более мощной сельскохозяйственной техники уплотняется подпахотный горизонт [9]. Так по данным [112], в наибольшей степени увеличивается плотность почвы в пахотном горизонте (0...0,3 м) - до 1,62...1,75 г/см3 после прохода ходовых систем тракторов Т-150К и К-701, а после прохода тракторов МТЗ-82 и ДТ-75 до 1,57...1,62 г/см3. Эта плотность почвы не изменялась в течение вегетационного периода, а на некоторых участках наблюдалось ее увеличение до 1,70...1,79 г/см .
При уплотнении почвы с высокой влажностью (23...25%) ходовыми системами тракторов Т-150К и К-701 интенсивно увеличивается твёрдость в верхнем пахотном слое - в 2...3 раза [12, 46, 112] и несколько в меньшей степени на глубине 0,3 м, что характеризуется существенным уменьшением количества влагопроводящих пор.
С уплотнённых участков поля значительно быстрее испаряется влага, а при наличии ливневых осадков способствует усиленному поверхностному стоку и эрозии из-за резкого уменьшения водопроницаемости почвы. По данным [112, 114] в 1984 году после 2-х кратного уплотнения почвы колёсами трактора МТЗ-82, ее водопроницаемость уменьшилась в 7...8 раз, а при 4-х кратном уплотнении колесами трактора К-701, ее водопроницаемость уменьшилась в 5...7 раз по сравнению с контролем.
Увеличение плотности почвы ведет к снижению ее общей пористости и пористости отдельных агрегатов, что уменьшает количество пор аэрации и влагопроводящих пор. При этом повышается сопротивление почвы проникновению корней растений. Размер пор в 10 мкм является предельным для развития растений [83]. Так по данным [89], вдвое снизилось количество пор при повышении плотности почвы до 1,3 г/см3.
Как было отмечено, верхний плодородный пахотный слой интенсивно уплотняется ходовыми системами тракторов и сельскохозяйственных машин, в котором обитают всевозможные живые организмы почвообразования -дождевые черви, многоножки, мокрицы, личинки, а так же беспозвоночные -простейшие одноклеточные микроорганизмы и грибы. При переуплотнении почвы жизнедеятельная активность живых организмов существенно уменьшается, что снижает плодородие почвы [83].
Уплотняющее действие ходовых систем тракторов на почву создает более благоприятные условия для развития сорняков, что приводит к увеличению засоренности посевов. По данным [32], засорённость увеличивается, в основном, за счёт малолетних яровых сорняков. В частности, по данным за четыре года количество сорняков увеличивалось после двух проходов ДТ-75 в 2; после четырёх в 2,5; после шести в 3,1 раза; после прохода К-700 - соответственно в 1,8; 2,3; 2,9.
Уплотняющее действие на почву существенно увеличивает удельное сопротивление обработке почвы [9, 49, ПО]. Данные исследований [49], показали, что удельное сопротивление плуга на глубине 0,2 м по следам гусеничных Т-70С, ДТ-75М, Т-150 и колесного МТЗ-80 тракторов больше удельного сопротивления на неуплотненных участках на 11,9 - 25,3%. При обработке уплотненной почвы по следам колесных тракторов Т-150К и К-701 увеличение удельного сопротивления составило примерно 44% а, по следам автомобилей ЗИЛ-130Б и КрАЗ-255Б и комбайна СК-6 - от 60,2 до 63,8%, по следам тракторов Т-150К и К-701 с груженными прицепами - от 72 - до 90%.
Определение тягового сопротивления ножа-рыхлителя комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя
Проведённый анализ существующих следоразрыхлителей, показывает, что целесообразным является использование следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами. Применение таких следоразрыхлителей позволяет повысить качество крошения влажной уплотнённой почвы с влажностью на уровне оптимальной и выше.
Исходя из этого, и принимая во внимание результаты, анализа следоразрыхлителей, разработан следоразрыхлитель с комбинированными рабочими органами для разрыхления уплотнённой почвы в следах ходовых систем тракторов класса 1,4 - 5 (рисунок 2.1) [77, 93,108].
Следоразрыхлитель трактора состоит из рамы 1, прицепного приспособления 2, замка автосцепки 8, опорно-регулировочных колёс 7, и двух боковых секций, каждая из которых содержит ножи-рыхлители 5 и ножи-щелерезы 6, расставленные в два параллельных поперечному брусу ряда в шахматном порядке друг относительно друга. Ножи-щелерезы выполнены в виде стоек лапок-рыхлителей, а позади последних установлена реактивная батарея зубовых дисков 3, позади которой установлена приводная батарея зубовых дисков 4, при этом направленные вперёд зубья дисков реактивной батареи расположены над лапками-рыхлителями заднего ряда напротив середины интервалов между соседними ножами-щелерезами переднего и заднего рядов, а зубья дисков приводной батареи, расположены между зубьями дисков реактивной батареи. Приводная батарея зубовых дисков вращается от вала отбора мощности трактора при помощи карданной передачи, редуктора, коробки передач, вала и цепного привода (не показаны).
Рассмотрим технологический процесс работы следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами. В процессе работы ножи-щелерезы нарезают в уплотнённой по следу трактора почве независимые друг от друга до установленной глубины в продольно-вертикальной плоскости ленты. Которые подрезаются и приподнимаются лапками-рыхлителями. Реактивная батарея зубовых дисков, расположенная над лапками-рыхлителями заднего ряда, рыхлит нарезанные ленты на отдельные комки почвы, при этом зубья дисков приводной батареи, расположенные между зубовыми дисками реактивной батареи, отрывают и отводят от комков почвы мелкие агрегаты и очищают междисковое пространство реактивной батареи зубовых дисков, не давая им забиваться и сгруживать почву, за счёт большей частоты вращения.
Технологический процесс работы следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами можно разделить на три основных этапа.
На первом этапе происходит нарезание вертикальных почвенных лент, которые подрезаются и приподнимаются лапками-рыхлителями.
На втором этапе происходит рыхление нарезанных лент на отдельные комки почвы реактивной батареей зубовых дисков совместно с лапками-рыхлителями.
На третьем этапе происходит отделение и отвод от комков почвы мелких агрегатов и очищение междискового пространства реактивной батареи зубовых дисков зубьями приводной батареи.
В виду того, что данная конструктивно-технологическая схема следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами имеет ряд существенных конструктивных и технологических особенностей, то для их обоснования необходимы теоретические и экспериментальные исследования. В связи с этим технологический процесс работы следоразрыхлителя с комбинированными рабочими органами был принят за основной объект исследования.
Методика поперечного профилирования поверхности почвы по следам трактора
Измерение твёрдости почвы производилось твердомером Ревякина № 208 согласно рекомендациям [103]. Измерение величины твёрдости почвы в следах ходовой системы трактора проводилось по схеме (рисунок 3.5): В - ширина захвата одной секцией комбинированного следоразрыхлителя, В = 0,5 м; L - расстояние между соседними замерами поперёк движения агрегата, L = 0,05 м; Н -расстояние между соседними замерами вдоль движения агрегата, Н = 0,1 м; X - показано место проведения замера. Измерения проводились на экспериментальном участке до прохода ходовых систем трактора (контроль), после прохода (рисунок 3.6) и после обработки следоразрыхлителем. Измерения проводились в трёхкратной повторности. Твердограммы обрабатывались согласно стандартной методики. Данные заносились в журнал наблюдений, затем проводилась их статистическая обработка, по которым строились графические зависимости изменения твёрдости почвы по горизонтам. Методика лабораторно-полевых исследований по оптимизации конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа экспериментального следоразрыхлителя Лабораторно-полевые исследования комбинированного рабочего органа экспериментального следоразрыхлителя проводились с целью определения рациональных конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих высокое качество работы следоразрыхлителя в соответствии с агротехническими требованиями. При проведении исследований в комбинированном рабочем органе ширина расстановки ножей-щелерезов устанавливалась - 0,084 м [64], ширина захвата крыла лапки-рыхлителя - 0,07 м; угол крошения крыла лапки-рыхлителя -21. В качестве основных оценочных показателей работы следоразрыхлителя были приняты следующие показатели: качество крошения, плотность почвы, твёрдость почвы, выравненность поверхности почвы. Одним из основных критериев оценки качественной работы почвообрабатывающей машины является качество крошения почвы. Качество крошения почвы определялось согласно методики [103] (рисунок 3.7). Методика определения качества крошения почвы осуществлялось по стандартной методике [102,103]. Для определения качества крошения использовалось следующее оборудование: лопатка для взятия проб, коробки для хранения и сушки почвы, набор сит, весы ВЖТ-500. Оценка качества крошения проводилась следующим образом. Отбирались образцы почвы отбирались из центра разрыхленного следа и слоя, равного глубине обработки и площади 0,25 х 0,25 м. В дальнейшем оценку качества крошения определяли исходя из процентного содержания веса почвенных агрегатов меньше 0,025 м в общем весе пробы. Вес пробы должен быть не ниже 2 кг. Полученные данные заносились в журнал наблюдений, по которым после статистической обработки строились графические зависимости. Исследование зависимости качества крошения почвы от расстояния между ножом-щелерезом и лапкой-рыхлителем Конструктивным элементом, соединяющим нож-щелерез с лапкой-рыхлителем, является поводок. Длинна поводка регулирует расстояние, на которое лапка-рыхлитель удалена от ножа-щелереза. Для проведения экспериментов согласно программы исследований были изготовлены ножи-рыхлители с поводками длинной L = 0; 0,02; 0,06 и 0,1 м (рисунок 3.8). Глубину обработки ножами-рыхлителями изменяли с 0,06 до 0,1 м с интервалом в 0,02 м при скорости агрегата Ущ, = 2,78 м/с. Лабораторно-полевые исследования проводились в следующем порядке. Следоразрыхлитель навешивался на трактор. Убирались реактивные и активные батареи зубовых дисков, в держатели секций комбинированных рабочих органов устанавливались ножи-рыхлители с одной длинной поводка. Устанавливалась определённая глубина обработки. Подготовленный агрегат проходил отрезок поля, равный 50 м с которого, по разрыхлённым следам, брались пробы в трёхкратной повторности по определению качества крошения почвы, также определялось время прохождения агрегата. Затем изменялась глубина рыхления, и опыт повторялся.
Взятые пробы на качество крошения почвы обрабатывались согласно методики приведённой в разделе 3.2.2.1. Полученные результаты заносились в журнал наблюдений и после статистической обработки строились графические зависимости качества крошения почвы от расстояния между ножом-щелерезом и лапкой-рыхлителем.
Анализ изменения твёрдости и плотности уплотнённой почвы в следе трактора
Для исследования процесса разуплотнения уплотнённой почвы при влажности на уровне физически спелой и более необходимо изучить её свойства, так как на весеннее-полевых работах почва уплотняется ходовыми системами и имеет свойства отличные от почвы на неуплотнённых участках.
Исследования проводились в полевых условиях с трактором МТЗ-80. Выбор трактора обусловлен тем, что удельное давление на почву его ходовой системы является одним из самых высоких и составляет примерно 1,21 кг/см , при удельном давлении на почву трактора К-710 - 1,27...1,29 кг/см2. Поле было подготовлено под посев яровых зерновых культур. Глубина культивации 0,12 м. Почва - среднесуглинистый обыкновенный чернозём. Влажность почвы по горизонтам 0 - 0,1; 0,1 - 0,2 и 0,2 - 0,3 м соответственно была 31,95; 27,93; 26,55%. В процессе исследований трактор агрегатировался с сеялкой СЗ-5,4. Определение величины деформации почвы колёсами трактора МТЗ-80 осуществлялось поперечным профилированием по ранее изложенной методике (раздел 3.2.1) Статистические обработанные данные показали, что наибольшая величина деформации наблюдается по центру следа и уменьшается к его границе. При данных условиях, величина деформации составила 0,058...0,06 м, а на интервале профиля середины следа 0,07...0,08 м. На расстоянии 0,09...0,09 м от центра глубина следа изменялась от 0,042 до 0,051 м (рисунок 4.3). В целом наибольшая величина деформации наблюдалась в интервале от центра следа до 0,12...0,14 м в обе стороны. Динамика величины деформации ближе к границе следа уменьшается. По обе стороны от следа наблюдалось смещение почвы на неуплотнённые участки поля. 4.1.2. Анализ изменения твёрдости и плотности уплотнённой почвы в следе трактора После определения величин твёрдости, плотности и статистической обработки были построены графические зависимости изменения рассматриваемых показателей для почвенных слоев 0-0,1 м, 0,1 - 0,2 м, 0,2 - 0,3 м по следу трактора (рисунок 4.1 и 4.2). Изменение данных показателей обусловлен характером деформации почвы. Наибольшее увеличение твёрдости почвы наблюдается по центру в слое 0 - 0,1 м - на 0,4...0,45 МПа; в слое 0,1 - 0,2 м - на 0,3.. .0,35 МПа; в слое 0,2 - 0,3 м - на 0,2...0,22 МПа. Данный характер изменения твёрдости наблюдается на участке 0,15 м в обе стороны от центра следа в слое 0-0,1 м, на участке 0,1 м в обе стороны для слоя 0,1 - 0,2 м и на участке 0,05...0,07 м в обе стороны для слоя 0,2 - 0,3 м. Деформация почвы в следе сказывается и на почву, располагающейся рядом с границей следа на расстоянии 0,07...0,15 м. Характер изменения плотности почвы аналогичен твёрдости. Однако особенностью является четко выраженный интервал наибольшей уплотнённости по всем слоям на 0,1 - 0,12 м от центра следа и более резко уменьшающейся величиной к краям. Максимальная плотность почвы по слоям составила 1,19 г/см в слое 0-0,1 м, 1,21 г/см в слое 0,1 - 0,2 м, 1,24 г/см3 в слое 0,2 - 0,3 м. Необходимо отметить, что в наибольшей степени уплотняется верхний слой почвы 0 - 0,15 м. Основываясь на исследованиях [64], для ножа-рыхлителя были выбраны параметры ножа-щелереза: толщина 0,008 м, ширина 0,05 м, угол заточки (режущей кромки) 2у = 43; для лапки рыхлителя: угол в плане 2/ = 74; ширина крыла - 0,003м. В конструкции ножа-рыхлителя расстояние между ножом-рыхлителем определяет качество работы, то есть выполнение соответственно нарезки вертикальных лент уплотнённый почвы в следе трактора и рыхления этих лент без сгруживания. Анализ технологического процесса работы ножа-рыхлителя показал, что изменение рассматриваемого расстояния от 0 до 100 мм на глубинах рыхления 0,06; 0,08 и 0,1 м улучшает качество крошения почвы (рисунок 4.5). На расстоянии 0,60 м процесс работы осуществляется без сгруживания почвы, и качество крошения уплотнённой почвы практически достигает предела для данного рабочего органа: на глубине 0,06 м - 52%, на 0,08 м -51%, на 0,1 м - 47%. Процесс рыхления почвы осуществляется при скорости V= 2,78 м/с. Результаты экспериментальных исследований по определению профиля поверхности обрабатываемого слоя почвы ножами-щелерезами представлен на рисунке 4.6.
