Введение к работе
Актуальность темы. Основная обработка почвы лемешными плугами общего назначения является важным технологическим звеном в общей системе обработки почвы и возделывания сельскохозяйственных культур. От качества выполнения технологического процесса основной обработки почвы во многом зависят физико-биологические и химические процессы, протекающие в пахотном и подпахотном горизонтах, количество последующих проходов орудий по полю, качество размещения семян в почве и т.д, что в конечном итоге сказывается на урожайности возделываемых культур.
Лемешно-отвальные плуги, используемые в современной сельскохозяйственной практике, не полностью обеспечивают требования по качеству обработки. По результатам полевых исследований установлено, что степень крошения почв при обработке плугами колеблется от 35 до 60%. По результатам исследований Подскребко М.Д. известно, что при основной обработке почвы плугами общего назначения в период ее физической спелости в среднем только 20% обработанной площади поля удовлетворяют требованиям агротехники по степени крошения. Дополнительные обработки поверхности пашни и многократные проходы тракторных агрегатов по полю вызывает нежелательное уплотнение и распыление пахотного слоя, нарушает его водно-воздушный обмен, значительно увеличивают общие затраты труда и энергии на обработку почвы.
Сокращение количества проходов трактора по полю достигается применением комбинированных агрегатов, состоящих из плуга и других почвообрабатывающих орудий: зубовых борон, катков-комкодробителей и др. Недостатком комбинированных агрегатов является высокая металлоемкость, большое тяговое сопротивление, низкая маневренность.
Одним из способов повышения качества вспашки является использование специальных комбинированных рабочих органов, сочетающих пассивный корпус с дополнительным активным, рыхлящим органом. Однако, такие рабочие органы потребляют значительную мощность на выполнение технологического процесса через вал отбора мощности и имеют неудовлетворительное качество оборота пласта.
Современный уровень развития сельскохозяйственного производства требует создания более простых и эффективных рабочих органов для обеспечения заданного уровня качества выполнения технологического процесса обработки почвы. Решение данной проблемы требует детального изучения процесса взаимодействия рабочих органов с почвой, раскрытия внутренних процессов деформации, перемещения почвенных элементов и исследования влияния конструктивных параметров на качество обработки. В связи с этим тема диссертации, направленная на решение этих задач, является актуальной и имеет народнохозяйственное значение.
Цель работы. Повышение качества основной обработки почвы лемешными плугами путем совершенствования конструкции рабочего органа и обоснование его параметров, обеспечивающих заданные показатели качества выполнения технологического процесса вспашки.
Объект исследования. Технологический процесс взаимодействия рабочих органов лемешных плугов с почвой.
Предмет исследования. Закономерности взаимодействия рабочих органов с почвой при различных конструктивных и технологических параметрах рабочих органов.
Научная новизна: - разработана математическая модель процесса взаимодействия рабочего органа с почвенной средой на основе сочетания уравнения динамики сплошной среды и критерия прочности Кулона-Мора, с учетом физико-механических свойств почвы;
- установлены закономерности влияния параметров среды и конструктивных параметров рабочего органа лемешного плуга на силовые и кинематические показатели;
- разработано устройство к рабочему органу лемешного плуга в виде дополнительного крошителя в верхней части отвала, обеспечивающее повышение качества вспашки, и обоснованы его рациональные конструктивные и технологические параметры.
Новизна технических решений защищена тремя патентами на полезную модель.
Практическая ценность. Определены пределы изменения конструктивных параметров рабочих органов, обеспечивающих выполнение агротребований для различных условий работы. Разработаны рекомендации по совершенствованию параметров рабочих органов лемешных плугов на основе установки дополнительного приспособления на крыле отвала для регулирования степени воздействия на почвенный пласт с целью получения крошения почвы в пределах агродопуска при минимально возможных значениях тягового сопротивления.
Практическая значимость. Полученные и обоснованные параметры рабочих органов способствуют улучшению качества работы лемешных плугов при минимально возможном их тяговом сопротивлении и направлена на энерго- ресурсо- влагосбережение, что в конечном итоге обеспечивает повышение урожайности возделываемых культур.
Работа выполнена согласно межведомственной координационной программе о фундаментальных и приоритетных прикладных исследованиях по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001…2005 г.г. «Научные основы формирования и функционирования эффективного агропромышленного производства» по направлению 02.01 «Разработать новое поколение экологически безопасных ресурсосберегающих машинных технологий и создать комплекс конкурентоспособных технических средств для устойчивого производства приоритетных групп сельскохозяйственной продукции для растениеводства».
Внедрение результатов исследований. Опытные образцы плуга с усовершенствованными рабочими органами использовались для основной обработки почвы на полях МУСП совхоз «Шемяк» Уфимского района Республики Башкортостан. Теоретические исследования используются при изучении курса «Сельскохозяйственные машины» в ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»
На защиту выносятся следующие научные положения:
модель процесса взаимодействия рабочего органа плуга с почвенной средой;
результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению показателей качества выполнения технологического процесса вспашки;
устройство к корпусу плуга для регулирования крошения почвы с обоснованными параметры.
Апробация. Основные положения работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Достижения науки – агропромышленному комплексу» в 2005…2007 гг. (Челябинский ГАУ, г. Челябинск), на всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном комплексе» в 2007 г. (Башкирский ГАУ, г. Уфа).
Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 5 научных статьях и 3 патентах РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста и содержит введение, пять глав, выводы и рекомендации. Список использованной литературы включает 133 наименования. Диссертация включает 55 рисунков, 17 таблиц и 9 приложений.
