Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований 10
1.1 Анализ исследований уплотняющего действия движителей сельскохозяйственной техники на почву и изменение ее физико-механических свойств 10
1.2 Обзор способов осенней обработки почвы для осенне-зимнего влагонакопления и сбережения влаги в переуплотненном слое почвы используемой для ее разуплотнения промораживанием 13
1.3 Обзор технических средств для осенней обработки почвы 20
1.4 Анализ результатов исследований процесса естественного
разуплотнения уплотненной почвы промораживанием 29
Выводы, цель и задачи исследований 33
2 Теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров и энергетических показателей рабочих органов комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы 36
2.1 Разработка комбинированного орудия для осенней мелкой полосовой обработки почвы 36
2.2 Анализ технологического процесса формирования наклонными лемехами разрыхленной полосы V- образного сечения 40
2.2.1 Обоснование конструктивно-технологических параметров и тягового сопротивления переднего наклонного лемеха 40
2.2.2 Исследование процесса работы заднего наклонного лемеха... 51
2.3 Тяговое сопротивление односторонней рыхлительной лапки 53
2.4 Обоснование конструктивно-технологических параметров катка с рыхляще-мульчирующими элементами 58
2.4.1 Обоснование кривизны передней режущей кромки рыхляще-мульчирующего элемента катка 60
2.4.2 Обоснование кривизны тыльной режущей кромки рыхляще-мульчирующего элемента катка 67
2.4.3 Обоснование количества рыхляще-мульчирующих элементов на одной линии окружности катка 69
2.4.4 Тяговое сопротивление катка 75
Выводы 83
3 Программа и методика экспериментальных иссждований 84
3.1 Программа экспериментальных исследований 84
3.2 Методика лабораторно-полевых исследований физико-механических свойств уплотненной почвы 84
3.2.1 Методика определения влажности почвы 85
3.2.2 Методика определения плотности почвы 87
3.2.3 Методика определения твердости почвы 89
3.2.4 Методика снятия профиля поверхности поля 91
3.3 Методика лабораторных исследований влияния процесса
промораживания почвы на ее разуплотнение и производительную
способность 92
3.3.1 Методика лабораторных исследований эффективности процесса разуплотнения почвы промораживанием 93
3.3.2 Методика определения зависимости производительной способности почвы разуплотненной промораживанием (экспресс анализ методом определения гутирующей способности) 96
3.4 Методика проведения лабораторно-полевых исследований по
определению рациональных параметров комбинированного орудия для
мелкой полосовой обработки 98
3.4.1 Методика определения качества крошения почвы 99
3.4.2 Исследования зависимости качества крошения почвы от угла постановки наклонного лемеха к направлению движения 99
3.4.3 Исследования зависимости качества крошения почвы от угла крошения односторонней рыхлящей лапки 101
3.4.4 Методика определения рациональных параметров профиля мелкой осенней полосовой обработки 103
3.4.5 Методика определения рациональных конструктивно-технологических параметров катка с рыхляще-мульчирующими элементами 106
3.4.6 Методика проведения энергооценки комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы 109
3.5 Методика полевых исследований 111
3.5.1 Устройство и технологический процесс работы экспериментального комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки 112
3.5.2 Методика определения производительной способности разуплотненной почвы 115
4 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 116
4.1 Анализ результатов исследования физико-механических свойств уплотненной почвы в послеуборочный период 116
4.1.1 Анализ результатов исследования влажности уплотненной почвы 116
4.1.2 Анализ изменения плотности и твердости почвы в послеуборочный период 117
4.2 Результаты и анализ лабораторных исследований 117
4.2.1 Результаты лабораторных исследований эффективности процесса разуплотнения почвы промораживанием 119
4.2.2 Определение производительной способности разуплотненной почвы промораживанием (экспресс анализ методом определения гутирующей способности почвы) 119
4.3 Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований 120
4.3.1 Определение рациональных параметров комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы 120
4.3.2 Результаты и анализ свойств почвы после обработки комбинированным орудием для мелкой осенней полосовой обработки почвы с последующим промораживанием 138
4.4 Результаты полевых исследований 145
4.4.1 Анализ данных определения профиля поверхности почвы... 145
4.4.2 Анализ данных определения производительной способности разуплотненной почвы 146
Выводы 146
5 Экономическая эффективность применения комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы 149
5.1 Расчет балансовой стоимости экспериментального комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы 150
5.2 Прямые эксплуатационные затраты 154
5.3 Годовой экономический эффект от внедрения комбинированного орудия для мелкой осенней обработки почвы 156
Выводы 157
Общие выводы 158
Список используемой литературы 160
Приложение 171
- Анализ исследований уплотняющего действия движителей сельскохозяйственной техники на почву и изменение ее физико-механических свойств
- Разработка комбинированного орудия для осенней мелкой полосовой обработки почвы
- Методика лабораторно-полевых исследований физико-механических свойств уплотненной почвы
- Анализ результатов исследования влажности уплотненной почвы
Введение к работе
За последнее десятилетие доля фермерских хозяйств в структуре продукции сельскохозяйственного производства России выросла с 1,9% в 1995г. до 5,9% в 2004г. и продолжает постоянно увеличиваться. Важность дальнейшего развития данной формы хозяйствования для стабилизации положения в агропромышленном комплексе страны в целом не вызывает особых возражений. Это еще раз подчеркивается тем фактом, что стимулирование развития малых форм хозяйствования определено в качестве одного из направлений приоритетного национального проекта «Развитие АПК» [62, 66, 80].
В свою очередь, потребности развития фермерского хозяйствования определяет необходимость повышения эффективности машинно-технологического обеспечения в сфере комбикормового производства, химизации сельского хозяйства и применения минеральных удобрений. Это неразрывно связано с решением научно-технических задач, направленных на изыскание и разработку энерго-, ресурсосберегающих технологий переработки сельскохозяйственных материалов, обеспечивающих снижение их потерь, затрат на доставку и хранение, грузопереработку и подготовку к использованию, а также ликвидацию тяжелого ручного труда в процессе производства погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ [50, 90].
Приходится констатировать, что в настоящее время уровень проработки данных вопросов явно недостаточен, что повлекло за собой необходимость включения технологий экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья в перечень критических технологий Российской Федерации, утвержденный Президентом РФ 21 мая 2006г. [9, 80, 90].
В условиях ограниченных инвестиций в материально-техническую базу АПК наиболее реальным и перспективным направлением решения поставленных задач является введение в хозяйственный оборот
прогрессивных процессов грузообработки сыпучих сельскохозяйственных материалов (минеральных удобрений, комбикормов и их компонентов) на базе применения мягких специализированных контейнеров.
Зародившись еще в конце 60-х годов XX века, данный способ транспортировки получил новый толчок к развитию в первой половине 80-х, когда были основаны крупнейшие ныне фирмы - производители мягких контейнеров. К этому же времени относятся и образования международных объединений производителей контейнеров - Европейской (EFIBCA, 1983) и Американской Ассоциаций (FIBCA, 1983). Мировой опыт свидетельствует, что применение мягких контейнеров способно дать значительный эффект. В частности, они улучшают условия промежуточного и долговременного хранения сыпучих материалов. Их использование сокращает складские площади и обеспечивает повышение полезного объема складов у всех участников перевозочного процесса, экономит капитальные вложения в строительство крытых складских объектов, снижает уровень потерь транспортируемых материалов [96].
Некоторыми исследователями отмечается наличие ряда причин, препятствующих распространению данного вида поставок в России, и способных снизить эффективность их применения. В первую очередь, к числу таковых следует отнести нерешенность проблемы растаривания мягких контейнеров разового использования с трудносыпучими сельскохозяйственными материалами. В настоящее время процесс опорожнения такого рода контейнеров сопряжен с дополнительными финансовыми затратами на покупку дорогостоящего растарочного оборудования, дополнительными энергозатратами на восстановление сыпучести слежавшегося в контейнере материала, зачастую - с применением ручного труда. До сих пор остаются не до конца решенными вопросы невозвратимых потерь сыпучих материалов из мягких контейнеров в случае их порывов и порезов при хранении на открытых площадках сельскохозяйственных предприятий, а также проблемы загрязнения окружающей среды, возникающей при этом.
/
В конструкции всех ранее разработанных растарочных устройств заложено решение в той или иной мере только одной непосредственной задачи - выпуск сыпучего материала из полости мягкого контейнера, и практически не затрагиваются вопросы энерго- и ресурсосбережения, экологической безопасности.
Таким образом, сохраняется потребность в разработке энерго- и ресурсосберегающего оборудования для растаривания мягких контейнеров с сыпучими материалами, в том числе, с трудносыпучими.
Цель работы. Повышение качества и обеспечение ресурсосбережения процесса растаривания мягких контейнеров разового использования с сельскохозяйственными материалами.
Объект исследований. Процесс растаривания мягких контейнеров разового использования и устройство для его реализации.
Предмет исследований. Закономерности влияния основных конструктивных параметров растарочного устройства на процесс растаривания мягких контейнеров разового использования с сыпучими материалами.
Методика исследований. В теоретических исследованиях применялись законы и методы математики и механики. Постановка экспериментальных исследований и производственных испытаний проводилась в соответствии с действующими ГОСТами и предложенными частными методиками.
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, положительными результатами производственных испытаний разработанных технических средств, их эффективным использованием во внутрипроизводственных транспортно-технологических системах.
Научную новизну составляют:
- параметрическая модель функционирования устройства для растаривания мягких контейнеров разового использования с трудносыпучими материалами;
теоретические основы истечения сыпучего материала из полости мягкого контейнера;
аналитическое выражение для определения суммарного сопротивления, возникающего при разрезании контейнера и рыхлении груза в нем;
Практическую ценность представляют:
конструкция устройства для растаривания мягких контейнеров разового использования с трудносыпучими материалами;
экспериментальное подтверждение основных теоретических положений диссертации;
результаты производственных испытаний предлагаемого растарочного устройства.
Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры "Управление грузовой и коммерческой работой" Самарской государственной академии путей сообщения. Производственные испытания растарочное устройство проходило на базе ФГУП «Учебно-опытное хозяйство Самарской Государственной сельскохозяйственной академии» (п. Кинельский Самарской обл.). Обработка исследований проводилась статистическими методами с использованием ПЭВМ.
Апробация. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены: на 4-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара) в 2003 г.; на 5-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара) в 2004 г.; на международной научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства» (Пензенская ГСХА) в 2005 г.; на заседании кафедры «Управление грузовой и коммерческой работой» СамГАПС (г. Самара) в 2006 г.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в виде 1 монографии, 7 статей. Общий объем публикаций составляет 2,89 п. л. Новизна конструкции устройства для растаривания
мягких контейнеров разового использования с трудносыпучими материалами подтверждена патентом Российской Федерации № 2248923.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов и приложений.
На защиту выносятся:
анализ транспортно-технологических систем доставки сыпучих материалов с применением мягких контейнеров, анализ и классификация мягких контейнеров, способов и средств их растаривания;
параметрическая модель функционирования устройства для растаривания мягких контейнеров разового использования с трудносыпучими материалами;
теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров растарочного устройства;
анализ результатов экспериментальных исследований устройства для растаривания мягких контейнеров разового использования с трудносыпучими материалами в лабораторных и производственных условиях, результаты его хозяйственных испытаний.
Анализ исследований уплотняющего действия движителей сельскохозяйственной техники на почву и изменение ее физико-механических свойств
Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предусматривают при выполнении технологических операций многократные проходы энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов и машин по полю, переуплотняющих почву в пахотном и подпахотном горизонтах [58, 61,67,91,101, 102].
Величина уплотняющего воздействия сельскохозяйственных агрегатов во многом зависит как от характеристик самого агрегата (типа его ходовой системы, удельного давления на почву, расстановки движителей, идущим след в след или по независимым колеям), так и от типа почвы и ее физического состояния (влажности почвы, толщины гумусного слоя, и т.п.).
Также величина уплотнения почвы зависит от предусмотренной технологией кратности прохода машинотракторных агрегатов (МТА) по полю. Традиционная технология возделывания зерновых предусматривает до 16 операций, связанных с перемещением машинотракторного агрегата по полю. Так, при однократном проходе трактора уплотняется до 20% площади поля, при шестикратном - до 74%, причем 25% площади поля испытывает двукратное уплотняющее воздействие движителей, а около 10% площади — трехкратное и более. При использовании в растениеводстве традиционной технологии, уплотнению подвергается до 200% площади поля [8,91].
Даже при однократном уплотняющем воздействии движителей МТА, остаточные деформации не ограничиваются следом движителей. Для пневматического колеса остаточные деформации почвы были зарегистрированы на удалении 80...90 см от следа, а для 30 - сантиметровой гусеницы - на расстоянии 40.. .50 см [56, 63, 64, 65, 66, 103].
Многократное уплотнение наиболее интенсивно увеличивает плотность почвы в верхнем слое пахотного горизонта. По данным опытов проведенных в Почвенном Институте имени Докучаева, наибольшие изменения плотности отмечены в верхнем (0...30см) слое, где плотность достигала значений до 1,75 г/см по следам тяжелых колесных тракторов, и до 1,62 г/см3 - по следам тяжелых гусеничных тракторов. На глубине 50...60 см различия в величине уплотнения колесными и гусеничными движителями машин снижается и принимает значения до 1,53 г/см и до 1,51 г/см соответственно [12]. Уплотняющее воздействие машинотракторного агрегата распространяется на глубину 1 м и более [8, 39, 91, 119]. Величина уплотнения на этой глубине уже не зависит от типа движителя, а определяется весом машины. Так после однократного прохода тракторов К-701 и Т-150К изменение плотности по следу на глубине 1 м составило 0,08...0,10 г/см3 выше предела ее оптимального значения [50].
В значительной степени глубина проникновения нормального давления, создаваемого движителями сельскохозяйственных агрегатов, зависит от влажности почвы. Чем почва влажнее, тем на большую глубину распространяются пластические деформации. В связи с этим, наблюдается кумулятивный характер изменения плотности почвы в глубоких слоях [8, 91], который непосредственно сказывается переуплотнении верхнего горизонта почвы.
Уплотнение почвы, наряду с остаточными деформациями, вызывает изменение ее физико-механических свойств. Прежде всего, уплотнение почвы движителями МТА приводит к увеличению плотности почвы.
Плотность почвы определяет весь комплекс агрофизических показателей и оказывает наиболее существенное влияние на урожай [22, 96, 46]. Плотность почвы отражает ее общую пористость и распределение пор по размерам [39, 50, 56]. Увеличение плотности почвы сопровождается уменьшением содержания пор аэрации и крупных некапиллярных влаго- и воздухопроводящих пор. По данным исследований [46, 91, 96], при уплотнении суглинистых почв до 1,3 г/см количество пор снижается вдвое, а при плотности 1,54... 1,6 г/см3 - до нуля.
Увеличение плотности, прежде всего, снижает количество крупных пор — пор аэрации, благодаря которым происходит газообмен с атмосферой. При снижении пор аэрации уменьшается содержание воздуха в почве, а также ухудшается диффузия газопродуктов жизнедеятельности микроорганизмов [39, 56]. Это приводит к их накоплению в толще почвы, делая ее непригодной для развития растений и жизнедеятельности микроорганизмов.
От количества пор и распределения их по размеру зависит доступность имеющейся влаги растениям и распределение ее в почве. Уплотнение частично увеличивает полевую влагоемкость за счет увеличения количества мелких пор, но при этом резко увеличивается содержание недоступной для растений влаги, поэтому уплотнение приводит к снижению содержания продуктивной влаги [22, 96].
Увеличение плотности почвы резко снижает ее водопроницаемость [8, 10, 39, 50, 56, 91, 119]. Двукратное уплотнение почвы движителями трактора МТЗ-82 в первые пять часов наблюдений снизило в 7...8 раз водопроницаемость почвы по сравнению с контролем (не уплотненной почвой). Четырехкратное уплотнение движителями трактора К-701 в 5...7 раз снизило водопроницаемость почвы в первые два часа наблюдений, а затем впитывание не наблюдалось [12].
Разработка комбинированного орудия для осенней мелкой полосовой обработки почвы
Проведенный анализ существующих способов и технических средств для осенней обработки почвы показывает, что энергоемкая сплошная основная обработка, проводимая в осенний период, осуществляет в основном механическое разуплотнение почвы. При такой обработке не в полной мере используется возможность естественного разуплотнения почвы промораживанием из-за дефицита осенне-зимней влаги в наиболее уплотненном верхнем слое почвы. В результате чего были разработаны способ и орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы [40, 41, 42].
Суть способа состоит в следующем. В осенний период выполняют рыхление почвы, при котором образуют разрыхленные полосы / (рисунок2.1) глубиной Н, равной 12...16 см., нижние половины 2 которых образуют V- образного сечения, шириной Ь, равной 10...12 см., а верхние половины 3 прямоугольного сечения шириной В, равной 2,2b...2,6b. Разрыхленные полосы 1 образуют с интервалом L, равным 1,5В...2,0В, образующим неразрыхленные участки 4 с оставшейся стерней.
Разрыхленные полосы 1 интенсивно впитывают и эффективно аккумулируют осенне-зимнюю влагу в боковых карманах 6 и центральном кармане 5. При этом из боковых карманов б влага инфильтрирует в неразрыхленные участки 4 и распределяется по всему верхнему слою почвы при оптимальном межполосовом интервале L, а накопленная центральным карманом 5 влага, инфильтрирует через наклонные стенки 7, 9 под боковые карманы б и далее под неразрыхленные участки 4. При этом влажность в приповерхностном слое неразрыхленных участков 4 поддерживается за счет инфильтрации влаги из боковых карманов 6.
Для осуществления данного способа разработано орудие для минимальной осенней обработки почвы.
Орудие для мелкой осенней обработки почвы (рисунок 2.2) содержит раму 1, опорные колеса 2 и рабочие органы, выполненные в виде закрепленных на стойках право- и левообрабатывающих лемехов 3. Лемехи размещены на раме в два ряда в шахматном порядке. Первый ряд образован правообрабатывающими лемехами, второй - левообрабатывающими. Позади и вдоль каждого ряда лемехов размещены ряды односторонне-рыхлящих лапок 4, установленных на глубину рыхления, равной половине глубины хода наклонных лемехов. Сзади к орудию шарнирно крепится каток 5 с рыхляще-мульчирующими элементами б, расположенными по окружности и размещенными с одинаковым интервалом по образующей катка.
Орудие выполняет технологический процесс следующим образом. При движении первый ряд правообрабатывающих наклонных лемехов 3 (рисунок 2.2) и следом движущийся первый ряд односторонне-рыхлящих лапок 4, подрезает и рыхлит пласт почвы на глубину Н (рисунок 2.3), формируя левые боковые стенки разрыхляемых полос 1. Вслед за первыми рядами правообрабатывающих лемехов 3 (рисунок 2.2) и односторонне-рыхлящих лапок 4, продвигаются вторые ряды левообрабатьтвающих лемехов и односторонне-рыхлящих лапок, формирующих правые стенки разрыхляемых полос 1 (рисунок 2.3). Каток 5 (рисунок 2.2) своими рыхляще-мульчирующими элементами 6 крошит крупные комки на разрыхленных участках, измельчает и перемешивает солому с почвой на неразрыхленных участках, образуя при этом выровненный мульчированный слой почвы.
Таким образом, технологический процесс работы комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы можно разделить на следующие основные этапы.
На первом этапе первый ряд правообрабатывающих наклонных лемехов подрезает и рыхлит пласт почвы на глубину Н, формируя левые боковые наклонные стенки разрыхляемых полос, и образуя при этом трещину скола пласта для движения левообрабатывающих наклонных лемехов.
На втором этапе происходит рыхление левообрабатывающими наклонными лемехами предварительно сколотого пласта с формированием правых боковых наклонных стенок разрыхляемых полос.
На третьем этапе происходит подрезание и рыхление боковых зон разрыхляемой полосы правыми и левыми односторонними рыхлительными лапками. При этом образуется верхняя прямоугольная часть разрыхляемой полосы.
На четвертом этапе происходит крошение рыхляще-мульчирующими элементами катка крупных комков почвы в разрыхленной полосе с приданием разрыхленным участкам оптимальной плотности поверхностью катка, а также измельчение и перемешивание соломы с почвой рыхляще-мульчирующими элементами катка на неразрыхленных участках.
Данная конструктивно-технологическая схема комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы имеет ряд существенных конструктивных и технологических особенностей, для обоснования которых необходимы теоретические и экспериментальные исследования.
Методика лабораторно-полевых исследований физико-механических свойств уплотненной почвы
Орудие выполняет технологический процесс следующим образом. При движении первый ряд правообрабатывающих наклонных лемехов 3 (рисунок 2.2) и следом движущийся первый ряд односторонне-рыхлящих лапок 4, подрезает и рыхлит пласт почвы на глубину Н (рисунок 2.3), формируя левые боковые стенки разрыхляемых полос 1. Вслед за первыми рядами правообрабатывающих лемехов 3 (рисунок 2.2) и односторонне-рыхлящих лапок 4, продвигаются вторые ряды левообрабатьтвающих лемехов и односторонне-рыхлящих лапок, формирующих правые стенки разрыхляемых полос 1 (рисунок 2.3). Каток 5 (рисунок 2.2) своими рыхляще-мульчирующими элементами 6 крошит крупные комки на разрыхленных участках, измельчает и перемешивает солому с почвой на неразрыхленных участках, образуя при этом выровненный мульчированный слой почвы.
Таким образом, технологический процесс работы комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы можно разделить на следующие основные этапы.
На первом этапе первый ряд правообрабатывающих наклонных лемехов подрезает и рыхлит пласт почвы на глубину Н, формируя левые боковые наклонные стенки разрыхляемых полос, и образуя при этом трещину скола пласта для движения левообрабатывающих наклонных лемехов.
На втором этапе происходит рыхление левообрабатывающими наклонными лемехами предварительно сколотого пласта с формированием правых боковых наклонных стенок разрыхляемых полос.
На третьем этапе происходит подрезание и рыхление боковых зон разрыхляемой полосы правыми и левыми односторонними рыхлительными лапками. При этом образуется верхняя прямоугольная часть разрыхляемой полосы.
На четвертом этапе происходит крошение рыхляще-мульчирующими элементами катка крупных комков почвы в разрыхленной полосе с приданием разрыхленным участкам оптимальной плотности поверхностью катка, а также измельчение и перемешивание соломы с почвой рыхляще-мульчирующими элементами катка на неразрыхленных участках.
Данная конструктивно-технологическая схема комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы имеет ряд существенных конструктивных и технологических особенностей, для обоснования которых необходимы теоретические и экспериментальные исследования.
При формировании разрыхленной полосы V- образного сечения передний и задний наклонные лемеха решают различные задачи.
Передний наклонный лемех осуществляет формирование правой наклонной стенки и разрыхление основного объема V- образной разрыхляемой полосы, причем вершина угла скола разрыхляемого объема находится выше носка лемеха. Ниже вершины угла скола носок лемеха прорезает щель.
Задний лемех своей режущей кромкой формирует противоположную наклонную стенку обрабатываемой V - образной полосы, разрыхляя при этом меньшую необработанную часть объема полосы.
Для формирования наклонной стенки разрыхляемой полосы используется лемех с углом наклона в в плоскости поперечной движению, который является углом скола сухой почвы [28, 49, 100], что обеспечивает снижение энергоемкости процесса рыхления за счет движения, следующего за первым рядом наклонных лемехов в области образовавшихся трещин скола.
Так как лемех выполняет рыхление верхнего слоя почвы 0...16см, содержащего большое количество растительности и растительных остатков, необходимо предусмотреть самоочистку лезвия лемеха в случае обволакивания его неперерезанными растительными остатками. Самоочистка возможна при условии скольжения неперерезанных растительных остатков вдоль лезвия лемеха, поэтому лезвие отклонено вперед по ходу движения на угол v.
Анализ результатов исследования влажности уплотненной почвы
В процессе формирования необходимого профиля мелкой осенней полосовой обработки участвуют односторонние рыхлящие лапки, которые образуют верхнюю прямоугольную часть профиля разрыхленной полосы. От конструктивно-технологических параметров односторонней рыхлящей лапки, в частности от угла ее крошения, зависит качество крошения почвы в верхней прямоугольной части разрыхленной полосы.
Для проведения экспериментов согласно программы исследований были изготовлены односторонние рыхлящие лапки с углами крошения /?л=18; 22; 26 и 30 (рисунок 3.18). Эксперименты проводились при глубине рыхления односторонней рыхлящей лапки 0,06; 0,08 и 0,10 м при этом скорость движения агрегата составляла 2,12 м/с.
Лабораторно-полевые исследования проводились в следующем порядке. Экспериментальное комбинированное орудие агрегатировалось с трактором МТЗ-80, при этом с орудия убирался рыхляще-мульчирующий каток, односторонние рыхлящие лапки ставили с одним углом крошения. Подготовленный агрегат проходил отрезок гона, равный 50 м, с которого по разрыхленным полосам, брались пробы в трехкратной повторности по определению качества крошения почвы. Затем изменялась глубина рыхления, и опыт повторялся. После чего серия аналогичных опытов проводилась для лапок с другим углом крошения.
Взятые пробы на качество крошения почвы обрабатывались согласно методике приведенной в разделе 3.4.1. Полученные результаты заносились в журнал наблюдений и после статистической обработки строились графические зависимости качества крошения почвы от угла крошения односторонней рыхлящей лапки.
Для определения рациональных параметров мелкой полосовой обработки программой исследований предусматривалось использование теории многофакторного планирования экспериментов.
Исследования влияния параметров мелкой полосовой обработки на влажность почвы в горизонте 0,15...0,2 м необработанных межполосовых участков проводились экспериментальным комбинированным орудием в полевых условиях.
На основании результатов предварительных исследований влияния параметров профиля мелкой осенней полосовой обработки на влажность почвы в горизонте 0,15...0,2 м необработанных межполосовых участков были определены факторы, оказывающие наиболее существенное влияние. Таким образом, за переменные были приняты следующие факторы (рисунок 3.19): - ширина разрыхленной полосы Вр; - ширина неразрыхленного межполосового участка Вн; - глубина прямоугольной части разрыхленной полосы h. Серии опытов реализовывались по симметричному некомпозиционному квази-О-оптимальному плану Песочинского. За критерий оптимизации выбрана оптимальная влажность почвы в горизонте 0,15.. .0,2 м необработанных межполосовых участков.
Результаты реализации многофакторных экспериментов обрабатывались по методике, изложенной в трудах [1, 31, 32, 33, 53, 59, 68, 74, 75, 93] и приведены в экспериментальной части работы. Для аналитического описания влияния факторов на критерий оптимизации была выбрана квадратичная модель уравнения регрессии:
