Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1. Анализ рабочих органов для основной обработки почвы 8
1.2. Влияние параметров рабочих органов почвы на качество основной обработки почвы 15
1.3. Модели почвенной среды 21
1.4. Анализ работ по исследованию параметров рабочих для органов основной обработки почвы 31
1.5. Пути улучшения качества обработки почвы и снижения тягового сопротивления 36
1.6. Цели и задачи исследования 38
2. Модель взаимодействия клина с почвой 41
2.1. Общее сопротивление клина 43
2.2. Составляющие общего сопротивления двугранного клина 53
2.3. Составляющие общего сопротивления трехгранного клина 58
2.4. Выводы по главе 59
3. Методика исследований 64
3.1. Методика получения и подготовки входных данных 64
3.2. Методика генерации профиля рельефа поля 67
3.3. Методика проведения лабораторных исследований 71
3.4. Методика проведения полевых опытов 81
4. Анализ и оценка тягового сопротивления рабочих органов основной обработки почвы 88
4.1. Сравнительный анализ модели двугранного и трехгранного клиньев с экспериментальными данными 88
4.2. Определение тягового сопротивления различных рабочих органов для основной обработки почвы 92
4.2.1. Тяговое сопротивление корпуса плуга 93
4.2.2. Тяговое сопротивление стойки СибИМЭ 101
4.2.3. Тяговое сопротивление лапа плоскореза -глубокорыхлителя 108
4.2.4. Тяговое сопротивление лапы плоскореза -глубокорыхлителя с дополнительными крошителями 114
4.2.5. Тяговое сопротивление щелереза 120
4.3. Анализ тягового сопротивления различных рабочих органов для основной обработки почвы 125
4.4. Выводы по главе 127
5. Влияние конструктивной схемы и места расположения рабочих органов на раме орудия на тяговое сопротивление рабочих органов 132
5.1. Расчетные схемы агрегатов 132
5.2. Уравнения колебаний корпусов плуга для различных конструктивных схем 136
5.2.1. Навесной плуг с одним опорным колесом 136
5.2.2. Навесные и полу навесные плуги с двумя опорными колесами 139
5.3. Выводы по главе 143
6. Рекомендации производству и технико-экономические показатели внедрения 146
6.1. Рекомендации производству 146
6.2. Технико-экономическая эффективность применения корпуса плуга и лапы плоскореза-глубокорыхлителя с дополнительными крошителями 147
Общие выводы 155
Список литературы 158
Приложения 171
- Влияние параметров рабочих органов почвы на качество основной обработки почвы
- Составляющие общего сопротивления двугранного клина
- Тяговое сопротивление корпуса плуга
- Технико-экономическая эффективность применения корпуса плуга и лапы плоскореза-глубокорыхлителя с дополнительными крошителями
Введение к работе
Актуальность темы. В концепции развития сельскохозяйственной техники до 2010 года намечено создание комбинированных, универсальных и унифицированных машин нового поколения, обеспечивающих максимальную производительность при минимальных затратах средств и выполняющих за один проход несколько технологических операций без снижения качественных показателей работы орудия и при надежности машин на уровне и выше зарубежных аналогов.
Над решением данной проблемы работают многие исследователи. На кафедре «Почвообрабатывающие и посевные машины» эта работа выполняется в следующих направлениях [8,9, 54,96]:
• разработка комбинированных универсальных и унифицированных машин и рабочих органов для основной обработки почвы;
• разработка комбинированных, универсальных и унифицированных машин для дополнительной обработки почвы и посева.
Поставленную проблему в направлении создания и совершенствовании рабочих органов для основной обработки почвы можно решить по следующим основным направлениям:
• установкой на раму орудия нескольких разнотипных рабочих органов, выполняющих каждый отдельную операцию;
• разработкой и созданием новых рабочих органов;
• совершенствованием существующих рабочих органов за счет создания возможности регулирования конструктивных параметров рабочих органов, обеспечивающих выполнение агротехнических требований при минимальном тяговом сопротивлении;
• использованием рабочих органов с регулируемыми дополнительными приспособлениями, обеспечивающими выполнение качественных показателей работы орудия.
Последние два направления совершенствования рабочих органов в создавшейся экономической ситуации являются более перспективными, поскольку позволяют регулированием конструктивных параметров или установкой дополнительных приспособлений обеспечить существующими рабочими органами выполнение агротребований по крошению почвы без проведения дополнительной обработки, что снижает удельную металлоемкость и тяговое сопротивление орудия, одновременно повышая производительность агрегата. Улучшение качественных показателей работы агрегата в конечном итоге повышает урожайность возделываемых культур. В связи с этим тема диссертации, направленная на решение этих задач, является актуальной и имеет народнохозяйственное значение.
Цель работы. Совершенствование различных типов рабочих органов для основной обработки почвы путем обоснования параметров на основе моделирования процесса взаимодействия клина с почвой для обеспечения выполнения агротребований при изменении физико-механических свойств почвы.
Объект исследования. Технологический процесс взаимодействия различных типов рабочих органов машин для основной обработки с почвой.
Предмет исследования. Закономерности изменения сил, действующих на различные типы рабочих органов при изменении конструктивных и технологических параметров рабочих органов и свойств почвы.
Научная новизна. Составлена математическая модель процесса взаимодействия клина с почвой и впервые получены аналитические зависимости для определения составляющих сил, действующих на двух- и трехгранные клинья с учетом напряженно-деформированного состояния почвенного пласта. Показано, что в классе напряженно-деформированного состояния разрушение почвы описывается теорией Кулона-Мора, а нормальная составляющая сил сопротивления клиньев может быть выражена через нормальные напряжения, возникающие на поверхности клиньев. Получены аналитические выражения для определения сил, действующих на различные типы рабочих органов для основной обработки почвы, в зависимости от их конструктивных параметров и свойств почвы. Установлены уравнения регрессии, описывающие характер изменения сил, действующих на различные типы рабочих органов в зависимости от их параметров и свойств почвы. Установлено влияние характеристик рельефа поля, конструктивной схемы орудия и месторасположения рабочих органов на раме орудия на изменение глубины обработки и характер сил, действующих на рабочие органы.
Практическая ценность. Определен диапазон изменения конструктивных параметров рабочих органов, обеспечивающих выполнение агротребований для различных условий работы. Разработаны рекомендации по совершенствованию параметров рабочих органов на основе регулирования углов двух- и трехгранного клиньев и установки дополнительных приспособлений на крыле отвала и на лемехе рабочего органа для регулирования направлений траекторий перемещения почвы с целью получения крошения почвы в пределах агро-допуска при минимальных значениях тягового сопротивления.
Полученные и обоснованные параметры рабочих органов способствуют улучшению качества работы почвообрабатывающих машин при минимальном их тяговом сопротивлении и повышению 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 гг. «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», где Челябинский государственный агроинженерный университет является исполнителем.
Внедрение результатов исследований. Результаты исследования использованы на Стерлитамакском заводе строительных машин при создании ком плекса машин противоэрозионной обработки почвы, в ЗАО ИПП «ТехАрт-Ком» г.Челябинска для совершенствования параметров рабочих органов почвообрабатывающих машин, а также на заводе «Варнаагромаш» с.Варна Челябинской области при проектировании рабочих органов машин основной обработки почвы.
На защиту выносятся следующие научные положения:
• модели взаимодействия двух- и трехгранного клина с почвой для определения тягового сопротивления при различных свойствах почвы;
• расчетные схемы и аналитические зависимости взаимодействия рабочих органов с почвой при различных конструктивных схемах орудия и месте их установки на раме орудия при движении по случайному рельефу поля;
• результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению сил, действующих на различные типы рабочих органов;
• рациональные параметры рабочих органов и приспособлений для регулирования крошения почвы в пределах агродопуска.
Апробация. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ЧГАУ в 2000 - 2006 гг. и БГАУ в 2005 -2006 гг.
Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в восьми научных статьях, по результатам исследования получено пять патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит введение, шесть глав, выводы и рекомендации. Список использованной литературы состоит из 136 наименований; работа содержит 95 рисунков, 21 таблицу и 9 приложений.
Влияние параметров рабочих органов почвы на качество основной обработки почвы
Рассмотрим основные параметры рабочих органов, влияющих на качество основной обработки почвы [11, 19, 25, 50, 52, 55, 63, 70, 91, 107, 123, 125, 131].
Параметрами корпуса плуга (рисунок 1.8) являются глубина обработки а, ширина захвата Ь, угол постановки лезвия лемеха к стенке борозды во, угол наклона плоскости лемеха ко дну борозды є, угол наклона верхней образующей к стенке борозды втах на высоте Я. Увеличение ширины захвата и глубины обработки вызывает увеличение тягового сопротивления для всех типов рабочих органов. Для различных типов корпуса плуга я =0,2...0,3 м, 6 = 0,35...0,5 м.
Угол наклона плоскости лемеха ко дну борозды є влияет на крошение подрезаемого пласта и на тяговое сопротивление рабочего органа. С увеличением угла є крошение улучшается, однако возрастает тяговое сопротивление корпуса. В зависимости от типа отвала значение угла є находится в пределах 20...35 Угол постановки лезвия лемеха к стенке борозды во и угол наклона верхней образующей к стенке борозды втах влияют на качество крошения подрезанного пласта и на его оборот. Чем больше разница между этими углами, тем лучше оборачивается пласт, но заметно ухудшается его крошение. Кроме того, с увеличением угла во увеличивается тяговое сопротивление корпуса плуга. Параметры дискового рабочего органа (рисунок 1.10) характеризуются глубиной обработки а, диаметром диска Д углом между плоскостью вращения и направлением движения (угол атаки) //, радиусом кривизны диска R и углом наклона вогнутого профиля к вертикальной плоскости /? [79]. Диаметр диска D зависит от глубины обработки а. Для дисковых плугов D = (З...3,5)а. Значения диаметров диска для обеспечения агротребований к обработке почвы составляют 0,58.-..0,81 м.
Радиус кривизны диска R и угол атаки /л определяют крошащую и оборачивающую способность диска. Чем меньше радиус кривизны и чем больше угол атаки, тем интенсивнее крошится и оборачивается пласт. В то же время чрезмерное уменьшение приводит к выглублению диска из почвы. Для дисковых плугов радиус кривизны принят постоянным - 0,6 м. Угол атаки // находится в пределах 40...45. Углом наклона вогнутого профиля к вертикальной плоскости р улучшают условия поступления пласта на поверхность диска и уменьшают гребни-стость дна борозды. Угол /?лежит в пределах 15...20. Щелерез характеризуется следующими параметрами (рисунок 1.11): углом постановки долота ко дну борозды а, шириной долота Ьд, углом рыхления почвенного пласта (угол трения почвы о почву) р0, шириной рыхления почвенного пласта (ширина захвата) b и глубиной обработки а.
Глубина обработки щелереза 0,3...0,8 м [123]. Увеличение угла постановки долота ко дну борозды а улучшает крошение почвы, но резко увеличивает тяговое сопротивление и ухудшает условие заглубляемости щелереза в почву. Поэтому угол а принимают в пределах 25...30. Ширина долота Ъд и угол рыхления почвенного пласта (угол трения почвы о почву) (р0 напрямую влияют на ширину захвата (ширину рыхления почвенного пласта) b согласно известной формулы [55]: b = bd+2ag - (1.1)
Угол трения почвы о почву (ро лежит в пределах 40...50 и зависит от физико-механических свойств почвы. Увеличение ширины долота Ьд вызывает увеличение тягового сопротивления щелереза и согласно [25] не оказывает существенного влияния на крошение почвы. Величину Ьд принимаю равной 0,02...0,16 м. Стойка СибИМЭ характеризуется следующими параметрами (рисунок 1.12): глубиной обработки а, шириной захвата Ь, углом наклона плоскости лемеха ко дну борозды е, углом наклона лезвия лемеха к стенке борозды в0. Параметры и характер действия их на агротехнические и энергетические параметры обработки идентичны параметрам корпуса плуга.
Для чизельных рабочих органов параметрами являются (рисунок 1.13): ширина долота Ьд, глубина обработки а, угол наклона долота ко дну борозды (угол крошения) а, угол наклона стойки в продольно-вертикальной плоскости &ст, угол наклона стойки в поперечно-вертикальной плоскости (рст, радиус гиба стойки в поперечно-вертикальной плоскости Rcm. Глубина обработки а составляет 0,3...0,45 м.
С увеличением ширины долота Ъд возрастает касательная сила сдвига почвы, увеличиваются параметры зоны деформации. Соответственно, увеличиваются масса почвы, деформируемой долотом и сила трения, вызываемая перемещаемым объемом почвы. Принимают Ъд = 0,065...0,07 м, а = 17...22, (рст = 40...45, Rcm = 0,3 м, аст = 67...72 [125].
Параметрами, характеризующими лапу плоскореза - глубокорыхлите-ля являются (рисунок 1.14): глубина обработки а, ширина захвата лапы Ь, ширина долота Ьд) угол раствора лапы 2у, угол наклона лемеха ко дну борозды Д угол постановки долота а.
Оптимальная величина угла 2у= 60...80 для плоскорежущей лапы и 2у= 90... 110 для лапы плоскореза - глубокорыхлителя. Глубина обработки а = 0,08...0,16 м для плоскорежущих лап и a = 0,2...0,3 м для лапы плоскореза -глубокорыхлителя. Ширина захвата лапы Ъ = 0,8...1,1 м. Ширина долота Ъд = 0,05...0,09 м. Угол наклона лемеха ко дну борозды /?= 23...28, угол постановки долота а= 14...23.
Исследованием влияния конструктивных параметров рабочих органов основной обработки почвы на агротехнические и энергетические показатели работы занимались многие ученые [20, 25, 40, 41, 52, 59, 60, 61, 67, 79, 91, 94, 106, 107, 111, 131, 132]. Из анализа этих работ следует, что конструктивные параметры рабочих органов обеспечивают выполнение агротехнических требований только для той почвы, физико-механические свойства которой учитывались при расчетах. Однако даже в пределах одного поля или одной рабочей смены физико-механические свойства могут измениться настолько, что выполнение агротребований с данными конструктивными параметрами становится затруднительным. Поэтому для обеспечения выполнения агротребований при изменяющихся свойствах почвы необходимо создавать рабочие органы с регулируемыми конструктивными параметрами.
Составляющие общего сопротивления двугранного клина
При взаимодействии двугранного клина с почвой горизонтальная составляющая силы Я, представляющая собой тяговое сопротивление клина Rx определяется по зависимости [5]: Rx = j\dRx(X,Z), (2.28) где dRx - элементарная составляющая тягового сопротивления, действующая на выделенный элемент поверхности клина, Н. dRx = dRsm(a+(p). (2.29) После подстановки (2.27) в (2.29) элементарная составляющая тягового сопротивления dRx запишется как Ґ jndxdykv 2 sin a cos ц/ + ppv dxdy— dR = s\n(a + (p). (2.30) cos a cos (p sin(# + ) После интегрирования полученной зависимости (2.30) имеем: D и ( , / GnK , 2sintfcos Rx =absm{a + p\ —— + ppv — . (2.31) cos a cos g sm(a+ y/)J Вертикальная составляющая силы R для двугранного клина Rz определяется аналогично по формуле: / / "/А 2 sin a cosі/Л ,_ __ч Rz = аЪ cos(tf + А — + р/ — \ . (2.32) \zosacos(p s\n{a + y/))
На рисунках 2.6 и 2.7 представлены графики изменения силы RXURZB зависимости от глубины обработки а и скорости движения v. Исходные данные для расчета представлены в таблице 2.2. Дополнительные данные: угол поста-новки клина к дну борозды а = 20 , плотность почвы 1500 кг/м , скорость движения 0,5...5 м/с, глубина обработки 0,05...0,35 м.
Для установления и оценивания зависимости изучаемых значений сил от параметров использованы формулы корреляционных зависимостей, позволя 54 Таблица 2.2 - Исходные данные для расчета тягового сопротивления двух- и трехгранного клиньев наименование параметров обознач. размерн. значение Глубина хода клина а м 0,25 Ширина клина Ъ м 0,1 Скорость движения клина V м/с 2 Скорость разрушения vP м/с 8,33 Плотность почвы р кг/м3 1000... 1600 Плотность разрыхленной среды Ро кг/м3 900 Сцепление почвы С Н/м2 3000 Угол резания клина а град 5...50 Угол внутреннего трения т град 28 Угол внешнего трения (Р град 35 Угол сдвига, связная почва град л/2-(а+(р+т)/2 Угол установки трехгранного клина ко дну борозды є град 5...50 Угол установки трехгранного клина к стенке борозды в град 10...70 ющих получить уравнения регрессии, описывающие зависимость между значением силы и параметром [16, 26]. Коэффициенты регрессии находятся но методу наименьших квадратов.
Уравнения регрессии, описывающие характер изменения сил Rx и Rz от а и v, представляют собой параболические уравнения второго порядка . Проведенный анализ показал, что составляющие Rx и Rz общего сопротивления клина имеют квадратичную зависимость от глубины обработки а и скорости движения v. Этот принцип справедлив и для трехгранного клина. На рисунках 2.8 и 2.9 представлены в виде поверхностей отклика зависимости горизонтальной Rx и вертикальной Rz составляющих общего сопротивления двугранного клина R от угла постановки ко дну борозды а и плотности почвы р.
Полученные зависимости показывают значения сил Rx и R2, возникающих на поверхности двугранного клина при изменении угла а и плотности почвы р Rx, H 250 Rz,H 210 170 130 "0 5 1.4 2.3 3.2 4.1 5 v, м/с Рисунок 2.6 - Зависимость горизонтальной Rx и вертикальной R2 составляющих общего сопротивления двугранного клина от скорости движения v Rx, Н 250 Rz,H 100 0 05 0.11 0 17 0 23 0 29 0 35 а,ы Рисунок 2.7 - Зависимость горизонтальной Rx и вертикальной Rz составляющих общего сопротивления двугранного клина от глубины обработки а Таблица 2.3 - Уравнения регрессии изменения составляющих Rx и Rz общего сопротивления двугранного клина от скорости движения v и глубины обработки а параметр сила уравнение регрессии скорость движения Rx у = 1,1799 + 2,0542 + 98,005 Rz у = 0,7662 + 1,3344х + 63,644 глубина обработки Rx у = 2,759х2+ 11,225 - 0,00014 Rz 7=1,7911хг + 7,2899Л: - 0,0006 без учета выглубляющей силы, возникающих при взаимодействии лезвия клина с почвой. Величина этой силы Rq, препятствующей внедрению клина в почву согласно [101] определяется по зависимости Rq=crCMSCM, (2.33) где асм - удельное сопротивление почвы смятию, Н/м ; SCM - площадь смятия, м . SCM складывается из суммы опорной поверхности клина, которая зависит от ширины клина и длины поверхности контакта, определяемая углом а, плотностью почвы и состоянием лезвия клина. Исходя из этого можно сказать, что с увеличением SCM вертикальная составляющая общего тягового сопротивления клина будет снижаться вплоть до достижения отрицательных значений, при которых происходит выглубление клина из почвы. Из представленных данных следует, что с увеличением плотности почвы р силы Rx и Rz увеличиваются по прямо пропорциональной зависимости. Увеличение угла постановки клина а на значения сил Rx и Rz влияет по-разному. Так, с увеличением угла а до 15 сила Rx меняется незначительно, от 15 до 30 происходит плавное, а выше 30 происходит резкое увеличение силы Rx. Это показывает на разный характер протекания деформации почвы впереди клина при изменении угла а [5, 7, 20, 61, 70, 77, 78, 105].Сила Rz с увеличением угла а до 10 снижается, затем до 42 происходит ее увеличение по параболической зависимости, дальнейшее увеличение угла приводит к резкому уменьшению Rx,a а, град р, кг/м3 Рисунок 2.8 - Зависимость горизонтальной составляющей Rx общего сопротивления двугранного клина от угла постановки клина к дну борозды а и плотности почвы р R:,H р, кг/м »1 а,град Рисунок 2.9 - Зависимость вертикальной составляющей R, общего сопротивления двугранного клина от угла постановки клина к дну борозды а и плотности почвы р силы R2. Полученные зависимости использованы при определении сил, действующих на рабочие органы.
Тяговое сопротивление корпуса плуга
В процессе работы корпуса плуга в непосредственном контакте с почвенным пластом находятся лемешно-отвальная поверхность (ЛОП) и полевая доска. ЛОП представляет собой развитие трехгранного клина, характеризуемого углами постановки лемеха ко дну борозды є и постановки к стенке борозды 0 (рисунок 1.9). Полевая доска (рисунок 1.2) необходима для восприятия боковых сил и стабилизации работы корпуса плуга в горизонтальной плоскости. При этом возникает сила трения F, которая влияет на тяговое сопротивление корпуса плуга (рисунок 4.5). Тогда горизонтальную составляющую сил, действующих на корпус плуга R opnyc можно записать в виде
Исходные данные для расчетов представлены в таблицах 2.2 и 4.4. На рисунках 4.7...4.8 приведены зависимости тягового сопротивления рабочих органов от углов є и в при различной плотности почвы р. Из рисунков видно, что при увеличении плотности почвы р значение тягового сопротивления корпуса плуга RKpnyc увеличивается прямопропорционально. Влияние углов є и в на тяговое сопротивление R w различна. При увеличении угла є до 15 значение RKpnyc изменяется незначительно. Это объясняется незначительной степенью крошения почвы при малых углах є [20, 38, 59, 61]. При дальнейшем увеличении угла є степень крошения почвы увеличивается, что ведет к увеличению тягового сопротивления по параболической зависимости. Увеличения значения угла в до 35 ведет к значительному увеличению тягового сопротивления. При рекомендуемых согласно агротребований по обороту пласта значениях углах в, лежащих в пределах 35...45, увеличение тягового сопротивления происходит незначительно.
На рисунках 4.9 и 4.10 представлены значения тягового сопротивления корпуса плуга и степень крошения почвы, полученные разными авторами в различных условиях. На рисунке 4.9 представлены значения силы R opnyc в зависимости от скорости движения корпуса плуга. Теоретические данные сравнивались с экспериментальными данными, полученными в почвенном канале кафедры ППМ ЧГАУ (глубина обработки 25 см, ширина захвата корпуса плуга 35 см, угол постановки лемеха к дну борозды є = 27, угол постановки лемеха к стенке бо-розды во = 40 , плотность почвы 550 кг/м , влажность почвы 22,53%, скорость движения 0,5...2 м/с).
Полученные данные показывают, что с увеличением скорости движения тяговое сопротивление корпуса плуга увеличивается по параболической зависимости. Уравнение регрессии, описывающее характер изменения силы Rpnyc в зависимости от скорости движения рабочего органа представляет собой параболическое уравнение второго порядка в виде (рисунок 4.9) 98 а) теоретические данные = 4д:2+16х + 438. (4.7) б) экспериментальные данные, полученные в почвенном канале у = 2,75х2 + 11,85 + 450,35. (4.8) Достоверность аппроксимации кривой R2 = 0,9959. Средняя относительная погрешность между экспериментальными и теоретическими данными составляет 1,06562%. На рисунке 4.10 представлены теоретические зависимости RKpnyc от угла постановки лемеха ко дну борозды є и RKpnyc, полученные В.И.Виноградовым (глубина обработки 20 см, ширина захвата клина 35 см, угол постановки ле-меха к стенке борозды во - 40 , плотность необработанной почвы 2000 кг/м , скорость движения 3 м/с, угол постановки лемеха к дну борозды є = 15...35) [20]. Степень крошения почвы указано по данным М.Д.Подскребко [94].
Средняя относительная погрешность между экспериментальными и теоретическими данными составляет 13,31474%. Представленные данные идентичны и показывают возможность использования полученных во второй главе теоретических зависимостей для расчета параметров корпуса плуга. Представленные данные показывают, что рекомендуемую согласно агротребований степень крошения почвы 73% можно получить при угле крошения е, находящемся в пределах 20...30. Однако
В.И.Виноградова [20], 3 - степень крошения почвы [94] с увеличением угла є тяговое сопротивление корпуса плуга резко возрастает. В связи с этим, для обеспечения обработки почвы в различных условиях с соблюдением агротребований угол є должен быть регулируемым в пределах 20...27.
Для проверки сходимости полученных сил Rx, Ry, Rz были проведено их сравнение с данными, зарегистрированными в почвенном канале кафедры НИМ ЧГАУ. Исходные данные: скорость движения 1 м/с; ширина захвата корпуса плуга 35 см; глубина обработки 25 см; угол постановки лемеха к дну борозды є = 27; угол постановки лемеха к стенке борозды в0 = 40; плотность почвы 550 кг/м ; влажность почвы 22,53%. Для получения теоретических сил Rx, Ry, Rz был сгенерирован рельеф поверхности поля длиной и с параметрами генератора, соответствующими условиям почвенного канала. Результаты проверки приведены в таблице 4.5.
Как видно из таблицы 4.5, силы Rx и Ry, а также их среднеквадратиче-ские отклонения а идентичны, что подтверждает адекватность математической модели реальному процессу и возможность ее использования при обосновании конструктивных параметров рабочих органов. Разница сил Rz объясняется наличием выталкивающей силы Rq (формула 2.33) в реальных условиях работы.
Технико-экономическая эффективность применения корпуса плуга и лапы плоскореза-глубокорыхлителя с дополнительными крошителями
Использование дополнительных крошителей на корпусе плуга и лапе плоскореза - глубокорыхлителя увеличивает степень крошения почвы, что способствует повышению урожайности. В качестве примера рассматривалось влияние крошения почвы на урожайность картофеля.
Повышение урожайности картофеля обеспечивается улучшением качества обработки почвы за счет увеличения степени крошения почвы [21, 40, 45, 62, 103, 107, 133] в результате воздействия дополнительных крошителей на пласт почвы.
Сравнение экспериментальных рабочих органов проводилось с серийными корпусом от плуга ПН-4-35 и лапой плоскореза от культиватора КГПІІ-9. Экспериментальные и серийные корпуса плуга и лапы устанавливались на прицепную раму, снабженную тензометрическим оборудованием и агрегати-ровались с трактором МТЗ-82.
Экономические расчеты были выполнены согласно имеющихся методик расчета [30, 73, 74, 83, 117] и справочных данных [122, 123, 126]. Для проведения экономической оценки и определения показателей, входящих в формулы методики расчета, необходимо вычислить производительность сменную WQM за 1 час сменного времени и эксплуатационную W K за 1 час эксплуатационного времени.
Производительность WCM в га за 1 час сменного времени определяется по формуле 0 =0,1 ,, (6.1) где Вр - рабочая ширина захвата, м; Vp - рабочая скорость движения, км/ч. Производительность WOK в га за 1 час эксплуатационного времени находится по формуле W3K=WCMr, (6.2) где г - коэффициент использования времени смены, г = 0,8. Рабочая ширина захвата орудия ВР определяется по формуле ВР=пЬ, (6.3) где п - количество рабочих органов на раме орудия, шт; Ъ - ширина захвата одного рабочего органа, м. 149 Количество рабочих органов п на раме орудия вычисляется исходя из развиваемой при определенной рабочей скорости Vp тяги на крюке трактора КР по формуле п = РКРЛ (6.4) РЮЬ где РКР - тяговое усилие на крюке трактора, Н; ц - коэффициент использования тягового усилия трактора, ц = 0,9; Рро - тяговое сопротивление одного рабочего органа, Н. Рассмотрим экономическую эффективность агрегата с серийными и экспериментальными рабочими органами в агрегате с трактором Т-150. Тяга на крюке, развиваемая трактором Т-150, представлена в таблице 6.1.
Тяговое сопротивление серийных и экспериментальных рабочих органов, а также степень крошения, обеспечиваемая этими рабочими органами, представлены в таблице 6.2. Себестоимость механизированных работ Ип от применения серийного и экспериментального рабочих органов, руб/га, находятся по формуле: Hn=3 + A + R + r + n, (6.5) где 3 - затраты на оплату труда обслуживающего персонала, руб/га; А - отчисления на амортизацию, руб/га; R - затраты на техническое обслуживание и ремонт, руб/га; Г- затраты на горюче-смазочные материалы, руб/га; Я- прочие расходы, руб/га. Таблица 6.2 - Тяговое сопротивление и степень крошения серийных и экспериментальных рабочих органов Рабочий орган Тяговое сопротивление, Н Степень крошения, % Корпус плуга серийный 5436 40,44 экспериментальный, угол постановки крошителя (см. Приложение А) 45 5778 47,13 30 6135 49,27 15 6375 57,66 0 6613 85,27 Лапа плоскореза серийный 6157 61,61 экспериментальный, угол постановки крошителя (см. Приложение А) 10 8553 78,86 20 10300 88,3 Затраты на оплату труда обслуживающего персонала, руб/га, определяют по формуле 3 тт, ГчКпКкКсоц, W, (6.6) см где Кп - коэффициент, учитывающий отчисления в премиальный фонд, Кц= 1,2; Кк - коэффициент, учитывающий надбавки за работу в особых климатических условиях, Кк- 1,15; Ксоц - коэффициент, учитывающий отчисления в социальные фонды, КСОц= 1,2611; Результаты расчета приведены в таблице 6.3. Для отвальной обработки в качестве орудия выбран плуг навесной ПН-4-35. Для безотвальной обработки выбран культиватор прицепной КПШ-3. Показатели, имеющие постоянные значения: Тч= 20,12 руб/га; Т3 = 128 ч; Г= 475,2 руб/га; П = 23,5 руб/га. Стоимость трактора Т-150 - 1080000 руб. Стоимость плуга навесного ПН-4-35 -27200 руб. Стоимость культиватора прицепного КПШ-3 - 43700 руб. Себестоимость дополнительных крошителей - 200 руб. на один рабочий орган. Цены даны на 01.10.2006 г. Как видно из таблицы 6.3, с экономической точки зрения целесообразно применять рабочие органы с дополнительными крошителями в следующих комбинациях: корпус плуга с крошителем, установленным под углом 15 к направлению движения, лапа плоскореза - глубокорыхлителя с крошителями, установленными под углом 10 к направлению движения. Остальные комбинации либо не обеспечивают требуемого для прибавки урожая степени крошения почвы, либо имеют повышенное тяговое сопротивление, уменьшая тем самым производительность агрегата в целом.
