Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследования ряда научных учреждений показывают, что воздействие ходовых систем на почву, особенно тракторов нового поколения, приводит к снижению плодородия почвы, восстановить которое с помощью известных методов не удается. Установлено также, что эффективное плодородие также снижается от воздействия ка почву техники предшествующего поколения
Выполнение технологических процессов сельскохозяйственного производства в основном осуществляется перемещением сельскохозяйственных машин по полю посредством тягача иди движителей, которыми снабжается мобильная сельскохозяйственная машина (комбайн, автомобиль и т.д.). В основу положен принцип тяги: трактор -сельскохозяйственное орудие (культиватор, плуг и др.). Энергия двигателя передается движителям посредством которых осуществляется передвижение мобильной машины по почве. Для преодоления сопротивления рабочих органов движители должны иметь определенную сцепную массу. Передвижение мобильных машин и тягача сопровождается уплотнением и истиранием почвы, что влияет на экологическое состояние почвы и приводит к нарушению нормального водно-воздушного режима пахотного горизонта, препятствует нормальной работе микроорганизмов, что является причиной частичного использования химических веществ, вносимых в почву. Оставшиеся выносятся в водоемы и загрязняют их. Необходимо уменьшение уплотнения почвы до оптимально допустимых значений и уменьшение истирания ее вследствие буксования движителей.
Решение указанных задач неразрывно связано с разработкой оригинальных устройств, обеспечивающих приемлемый характер взаимодействия движителей и ходовой системы в целом с почвой. К таким устройствам относятся эластичные элементы повышенной энергоемкости -
jластичные приводы движителей (ЭП), ходовые системы с переносом осевой нагрузки из центра колеса вперед по направлению движения, волновые транспортно-тягоаые устройства, а также определение оптимальных режимов работы с точки зрения энергозатрат на деформацию почвы при колееобразоваини. Особую актуальность работа приобретает с ростом энергонасыщенности тракторов, их работой на орошаемых землях.
Работа выполнена в соответствии с комплексной программой НИР Волгоградского отделения Российской Экологической академии и Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии. Цель работы - разработка научно-методических условий уменьшения воздействия на почву ходового аппарата за счет снижения скольжения элементов ходовой системы по почве (замена явления скольжения явлением качения и шагания) и уменьшения деформации последней за счет выбора оптимального нагрузочного режима, его стабилизации (введение эластичного привода колес и при использовании механизмов, обеспечивающих уменьшение воздействия ходовой системы на поверхность качения (механизм переноса осевой нагрузка из центра колеса вперед по направлению движения) и использования принципиально новых способов движения мобильных сельскохозяйственных машин (волновое транспортно-тяговое устройство).
Объекты исследования:
М почва зоны воздействия технических средств;
! колесо с жестким ободом при качении с фиксированными положениями мгновенной оси вращения (стенд для исследования взаимодействия колеса с деформируемой поверхностью качения);
И МТА на базе колесного трактора класса 1,4 с эластичным приводом движителей;
И лабораторная и полевая установки трехколесной повозки с переносом осевой нагрузки из центра колеса вперед по направлению движения;
Q волновое транспортно-тяговое устройство (ВТГУ) класса 1,4.
Методика исследований включала:
О разработку расчетных схем и математических моделей образования
колеи; О экспериментально-теоретические исследования энергетики ходовой
системы, П разработку расчетных схем и математических моделей двнжепия
колеса с переносом осевой нагрузки из центра вперед по
направлению движения и волнового транспортно-тягового
устройства; П экспериментальную (лабораторные, стендовые и лабораторно-
полевые исследования) проверку н уточнение полученных
результатов и выработку рекомендаций по их использованию.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Из теоретических разработок - математические модели образования колеи, колеса с переносом осевой нагрузки из центра вперед по направлению движения, волнового транспортно-тягового устройства, позволяющие исследовать уплотнение почвы и закономерности движения частиц почвы в зоне контакта н вне зоны контакта с ободом колеса, закономерности уплотнения почвы при движении специального колеса и ВТТУ.
-
Из научно методических разработок - положения по обоснованию методических и практических рекомендаций для создания
устройств, уменьшающих истирание и уплотнение почвы и выбору их параметров. 3. Из научно технических разработок - созданные по результатам исследований принципиально новые конструкции ходовой системы и приводов ведущих органов; прибора для определения плотности почвы. Научная новизна. Разработана схема и модель образования колен при качении колеса по деформируемой поверхности, позволяющая исследовать энергозатраты на деформацию, истирание почвы и распространение деформации почвы в зависимости от режима качения и физико-механических свойств почвы.
Исследовано влияние эластичного привода движителей на значение буксования движителей и энергозатраты при работе трактора на пахоте, культивации и транспорте.
Определены оптимальные значення нагрузки на крюке для минимума разрушения почвы при выполнении единицы раооты.
Исследована работа ходовой системы мобильной машины при переносе осевой нагрузки из центра колеса вперед по направлению движения - энергозатраты, вертикальные и горизонтальные ускорения при движении по неровностям поверхности качения
Дано обоснование и создано волновое транспортно-тягової устройство (ВТТУ). Предложена конструкция гидравлического приводі ВІТУ.
Практическая ценность работы. Предлагаемая техническая системі конструкций содействует снижению уплотнения почвы и энергозатрат 31 счет снижения ее истирания. Выполненное исследование послужило научноі основой для разработки средств повышения эффективности ходової системы мобильных машин с точки зрения воздействия на экологию почвы Установлено, что с изменением глубины колеи положение мгновенной ОС!
вращения меняется и при минимуме энергозатрат на образование колеи находится на поверхности качения.
Эластичный привод колес позволяет уменьшить буксование движителей в 1,5-2 раза, повысить оптимальное значение сопротивления на крюке на 18-30% при минимуме разрушения почвы вследствие буксования.
Предложенные движители с переносом осевой нагрузки позволяют уменьшить деформацию почвы я ее истирание, что отражается на затратах энергии на единицу пути применительно к движению по различным поверхностям качения, а также сделать равномерной плотность почвы по дну колеи.
Создано волновое транспортно-тяговое устройство, которое найдет применение в сельскохозяйственном производстве с целью снижения уплотнения почвы, особенно в орошаемом земледелии.
Реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в курсе «Экологически безопасные для почвы ходовые системы для сельскохозяйственных машин», а также приняты к использованию при проведении НИР и ОКР Волгоградским отделением Российской экологической академии в рамках программы «Комплексная программа ВОРЭА».
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава 1994, 1995г., на общегородских конференциях 1994,1996гг.
Публикация. Опубликовано 10 работ по теме диссертации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы (147 наименований, из них б на иностранном языке).
