Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 7
1.1 Способы посадки плодовых насаждений 7
1.2 Сравнительная оценка машин для посадки саженцев 12
1.3 Анализ основных типов сошников, используемых в конструкциях машин для посадки саженцев, и основные направления их развития 25
Выводы 36
Глава 2. Особенности саженцев как объекта работы машины 38
2.1 Размещение корневой системы в пластах почвы и влияющие на это факторы 38
2.2 Исследование качества крошения почвы различными типами борозд о образующих рабочих органов 41
Выводы 51
Глава 3. Теоретический анализ процесса резания почвы активным борздообразующим рабочим органом 52
3.1 Обоснование направления теоретических исследований 52
3.2 Реализация системы уравнений теоретического обоснования предельного состояния сплошной среды как приближенной математической модели процесса взаимодействия рабочего органа со средой 53
3.3 Определение осевой силы резания почвы шнековым рабочим органом 56
Выводы 63
Глава 4. Экспериментальные исследования процесса взаимодействия активного бороздообразователя с почвой 64
4.1 Методика проведения исследований 64
4.2 Изучение процесса образования посадочной борозды 66
4.3 Влияния параметров установки активного бороздо образующего рабочего органа на качество крошения почвы 69
Выводы 74
Глава 5. Энергоэкономический анализ машины для посадки саженцев с активным бороздообразователем 75
5 1 Экономическая оценка использования посадочной машины с активным бороздообразующим рабочим органом 75
5.2 Энергетическая эффективность посадки саженцев машиной с активным бороздообразующим рабочим органом 77
Выводы 80
Общие выводы 81
Список литературы 83
Приложения
- Способы посадки плодовых насаждений
- Размещение корневой системы в пластах почвы и влияющие на это факторы
- Обоснование направления теоретических исследований
- Методика проведения исследований
Введение к работе
За годы аграрной реформы отрасли садоводства и виноградарства оказались в условиях глубокого кризиса. В сложнейших экономических условиях длительное отвлечение и медленная окупаемость капитальных вложений не стимулировали сельхозпредприятия к развитию этих отраслей, а отсутствие должной государственной поддержки привели их на грань свертывания. В результате этого настоящее время по сравнению с 1991 годом площади плодово-ягодных насаждений сократились в 2 раза, валовое производство продукции - в 3,6 раза, а площади закладки плодово-ягодных и виноградных культур сократились соответственно в 5 и 5,5 раза [1].
Одной из основных причин сложившегося состояния в садоводстве следует признать крайне медленный переход на интенсивный путь развития, который характеризуется широким привлечением механизации, об этом свидетельствует зарубежный и отечественный опыт: основой высокоэффективного ведения садоводства становятся насаждения, обеспеченные полным комплексом средств механизации.
Эффективное использование комплекса машин для ухода за плодовыми насаждениями требует компактного расположения деревьев высотой 2,5-3 м, шириной 2-2,5 м, высотой штамба 0,6-0,8 м и расстоянием между землей и нижними ветвями не менее 0,6 м [2].
Высокую урожайность насаждений из малогабаритных деревьев может обеспечить конструкция сада на основе загущенных посадок. Увеличение количества деревьев на единицу площади в три - пять раз по сравнению с ранее принятыми нормами позволяет быстрее осваивать отведенное световое пространство сада, в короткий срок создавать необходимую для высоких урожаев листовую поверхность [3]. Закладка интенсивных садов обеспечивает повышение урожайности на 25-30%, сокращает затраты труда на их производство, в 2-3 раза увеличивает производительность на съеме плодов [4].
Качество выполнения посадочных работ существенно влияет на приживаемость посадочного материала и качественное выполнение механизированных работ связанных с уходом за плодовыми насаждениями. Кроме того, как отмечается в «Программе возрождения садоводства» [5], до 2020 г необходимо провести посадку плодовых и ягодных насаждений на площади до 1,5 млн. га. Поэтому повышение технического уровня посадочных машин и технологий посадки, направленное на улучшение качества выполнения технологического процесса посадки и обеспечивающее снижение расхода посадочного материала, актуально.
Научная новизна работы состоит в том, что усовершенствована технология посадки саженцев за счет модернизации садопосадочной машины посредством установки активного бороздообразующего рабочего органа, позволяющего улучшить качество подготовки посадочной борозды и работу заделывающих рабочих органов, что обеспечивает оптимальные условия для приживаемости посадочного материала. Определены режимы работы бороздообразующего рабочего органа; разработана методика исследования активного бороздообразователя; получена теоретическая модель резания почвы коническим шнеком на основании теории о предельном состоянии грунта.
Практическую значимость работы составляют рекомендации по технологическим и конструктивным параметрам, методике создания активного бороздообразователя. Использование такого рабочего органа в конструкции машины для посадки саженцев обеспечивает требуемую ОСТом приживаемость саженцев.
На защиту выносятся следующие положения: схема и обоснование параметров установки в пространстве активного бороздообразующего рабочего органа обеспечивающего улучшение качества подготовки посадочной борозды. теоретические зависимости для определения оптимальных параметров рабочего органа и показателей качества его работы. методика проведения эксперимента по определению крошения почвы активным бороздообразователем. результаты полевых испытаний посадочной машины с активным бороздо-образователем. оценка экономической и энергетической эффективности использования садопосадочной машины с активным бороздообразующим рабочим в технололгии закладки плодовых насаждений.
Способы посадки плодовых насаждений
Технологический процесс посадки сада включает ряд основных и вспомогательных операций. К вспомогательным операциям относится: подвозка саженцев на участок, их прикопка и выкопка из прикопки, подготовка к посадке, подвоз воды. Основными операциями являются: копка ям, посадка саженцев на место, закрытие саженцев и ям почвой, трамбовка почвы около штамбов, изготовление лунок, после посадочное рыхление почвы в рядах и междурядьях, нагортание холмиков, обвязка саженцев плотной бумагой, расстановка колышков [6].
Плодовый сад должен быть посажен в оптимальные агротехнические сроки при хорошем качестве работ с минимальными затратами труда и денежных средств. При этом точность посадки саженцев, особенно прямолинейность рядов и максимально возможный уровень приживаемости деревьев является основным показателем качества выполнения посадочных работ.
Наиболее оптимальные сроки посадки саженцев плодовых деревьев в средней полосе России - ранняя весна (первые 5-6 рабочих дней с начала полевых работ) и осень - сентябрь и октябрь, причем окончание посадки за 20...25 дней до наступления устойчивых морозов. Предпочтительнее производить посадку осенью. Так как, во-первых, до наступления холода деревья успевают укорениться и весной быстро трогаются в рост, а, во-вторых, более продолжительный агротехнический срок для проведения посадки. Однако имеется существенный недостаток - частые и большие выпады саженцев из-за слабой приживаемости (если осень засушливая), в результате подмерзания (если зима морозная) и порчи грызунами (если зима снежная).
Посадку саженцев плодовых деревьев осуществляют следующими способами [7]: - по предварительно выкопанным ямам; - по плантажной вспашке без ям; - траншейная посадка; - механизированный способ посадки.
Посадка по предварительно выкопанным ямам представляет собой частично механизированную технологию посадки. Это обусловлено тем, что посадочные ямы подготавливают механизировано, а посадку производят вручную. Для подготовки посадочных ям используют ямокопатели марок КЯУ-ЮОА, КРК-60, КПЯШ-60. Кроме отечественных ямокопателей используются также ямокопатели иностранного производства, например ТФС-2,5 [8, 9].
Подготовку к посадке ям проводят заблаговременно. Для весенней посадки ямы готовят осенью, а для осенней - в середине лета, но не позднее, чем за 1-1,5 месяца до посадки [10]. Размеры посадочных ям зависят от состояния почвы, на которой производят копку, и вида высаживаемой культуры. Они колеблются в пределах: диаметр - 600... 1000 мм, глубина до 600 мм.
Для данной технологии посадки саженцев присущи следующие недостатки. Во-первых, до посадки ямы со временем заплывают (уменьшаются в размерах), поэтому их необходимо выкапывать с несколько увеличенным диаметром и глубиной или же перед посадкой производить повторную подготовку. Во-вторых, при подготовке посадочных ям с помощью обычного тракторного ямокопателя, особенно на влажных глинистых почвах, вертикальные стенки ям сильно уплотняются. В результате этого возникает так называемое явление «глиняного горшка», усиливающее застой воды, что вызывает вымокание корней саженцев и затрудняет их разрастание за пределы ямы [11]. Внесение в посадочную яму органических и минеральных удобрений усугубляет отмеченную особенность развития корней молодых яблонь в посадочной яме, что ограничивает потенциальную способность корневой системы растений к сильному росту и лишает ее возможности использовать почвенную среду за пределами посадочной ямы. В-третьих, такая технология посадки требует значительны затрат труда и денежных средств. Положительная сторона такого способа закладки садов — удобство использования ямокопателей при технологическом ремонте садов и закладка насаждений в местах, где невозможно использовать механизированную посадку (малоконтурные участки, склоны и т.д.).
Следующий способ посадки - посадка по плантажу без предварительной подготовки посадочных ям. Первоначально плантаж удобряют, выравнивают и размечают. Затем двое рабочих вручную выкапывают небольшие посадочные ямки (30...40)х(30. ..30) см, т.е. фактически по контуру корневой системы саженца. Один рабочий устанавливает саженец так, чтобы корневая шейка саженца была на уровне почвы, расправляет корни, а второй - присыпает корни рыхлой влажной почвой и утаптывает ее. Затем делают кольцевую лунку для полива.
Технология производительна, но более трудоемка. В 1954 году в колхозах Каширского района Московской области было по ложено начало применению траншейного способа посадки плодовых растений, при котором вместо посадочных ям, для каждого растения, плугом ПЛ-70 отрыва лась глубокая траншея для посадки целого ряда плодовых саженцев. Помимо уст 4» ранения отмеченных выше недостатков посадки в ямы, технология обеспечивала более высокую производительность труда, сокращение сроков посадки и возможность большей механизации наиболее трудоемких работ. В 1961 году для этой технологии был разработан способ «смещенной разбивки» участка под сад, который дал возможность совершенно прямолинейно прокладывать плугом ПЛ-70 и плантажным плугом ПП-40 посадочные траншеи. Проходя сбоку разбивочных кольев один или два раза (для расширения траншеи до 150 - 170 см и углубления ее до 45 -55 см), он давал открытую глубокую и широкую борозду вдоль будущего ряда сада.
В сравнении с посадочной ямой (ограниченной по своему объему) продольная траншея представляет более благоприятные условия для развития высаженных растений. Внесение в заполняемые почвой траншеи удобрений либо для каждого растения отдельно, либо вдоль всего ряда создавала необходимый запас питательных веществ на начальный период приживания и роста растений. Плантажный плуг, проходя по поверхностно удобренной полосе, смешивает почву с удобрениями и отваливает ее на край траншеи. Проходящий после плантажного плуга бульдозер с навешенным на него приспособлением сбрасывает рыхлую и удобренную почву в траншею, повторно перемешивая ее с удобрениями. После прохода плантажного плуга и бульдозера на месте будущего ряда сада получается рыхлая удобренная полоса почвы (полоса плантажа) шириной 1,5 - 1,7 метра и глубиной до 45 - 55 см. На такой взрыхленной и удобренной полосе почвы рабочие по разметке высаживают саженцы плодовых растений в небольшие лунки достаточные для размещения корней. Распределение корней в лунке, их засыпка, уплотнение почвы в местах посадки и формирование лунки для поливки проводится обычным способом [12]. При траншейной технологии для посадки саженцев также возможно применение специализированных машин [13].
Опытные посадки растений в траншеи, проведенные в Институте садоводства нечерноземной полосы, дали по сравнению с посадкой в ямы более высокие показатели по приросту кроны, утолщению штамба. Траншейная технология: - позволяет рационально использовать удобрения; - создает благоприятные условия для приживаемости саженцев и последующего роста деревьев; - позволяет механизировать значительное число операций по сравнению с посадкой по предварительно выкопанным ямам. Наибольшим преимуществом обладает механизированная технология посадки саженцев. Она упрощает разбивку участка, исключает необходимость в развозке посадочного материала по ямам и временной его прикопке, при этом снижаются прямые расходы на посадку сада, повышается производительность труда. Также следует отметить то, что садопосадочные машины позволяют сажать загущенные посадки и производить уплотнение рядов уже существующих садов, что немаловажно для интенсивного садоводства.
Размещение корневой системы в пластах почвы и влияющие на это факторы
Состояние и развитие корневой системы плодового растения имеет огромное значение для его жизнедеятельности. Корневая система не только снабжает растение водой и элементами минерального питания, удерживает его в устойчи-вом положении, но и регулирует во взаимосвязи с листьями его окислительно-восстановительные процессы и фотосинтетическую активность.
При изучении корневой системы деревьев яблони при разных конструкциях насаждений установлено, что основная как по массе, так и по длине часть корней до 84 - 92 % размещаются в слое почвы 0-60 см. При этом наиболее богат корнями слой почвы 20 - 40 см, что составляет по массе 43 - 50 %, а по длине 30 - 40 % в зависимости от схемы посадки [52]. В структуре корневой системы по величине можно отметить, что по массе преобладают скелетные и полускелетные, а по длине - обрастающие корни. По горизонтам почвы скелетные и полускелетные корни находятся преимущественно в верхних слоях, а с глубиной их количество резко уменьшается. Обрастающие корни распределяются в глубину более равномерно, чем скелетные и полускелетные корни [53]. По плотности корней объединяется размер и размещение корневой системы в определенном почвенном объеме. Наиболее высокая плотность корней находится в плантажном слое почвы (0 - 60 см), где условия для жизнедеятельности более благоприятны, по сравнению с более глубокими слоями. По слоям почвы наиболее высокая плотность корней наблюдается в горизонте 20 — 40 см [54].
Как показали многочисленные исследования отечественных и зарубежных ученых, размещение в почве, глубина и рост корневой системы всех плодовых и ягодных растений в сильной степени зависит от тех условий, в том числе и агротехники, которые им обеспечивается как при закладке, так и при дальнейшем уходе.
На формирование корневой системы влияет тип культуры выращивания деревьев (привитые или корнесобственные). Обладая целостностью организма и имея более глубокую корневую систему, корнесобственные деревья лучше переносят засуху, чем привитые. Свойства сортов передаются корневой системе подвоя. В свою очередь, для подвоя характерно сохранение своих, присущих ему особенностей (поверхностное распространение корней, более высокая степень мочковатости и др.). Влияние сортовых особенностей на корневую систему сохраняется независимо от возраста растений и схем размещения. Подвой влияет на устойчивость привоя, размеры крон, урожайность [55].
Неравномерный ритм роста корней (волнообразность, периодичность) обуславливается климатом почвы, тесно связанным с ходом метеорологических элементов в припочвенной зоне и атмосфере. Изменение режима влажности и температуры почвы становится причиной спада темпов роста или перемещения зоны роста активных корней по глубине почвы. Усиленный рост активных корней совпадает с периодом наибольшего прироста побегов и увеличения листовой поверхности [56].
Существенно на приживаемость саженцев, рост и развитие их корневой системы саженцев влияет оструктуренность почвы. В работах Фисенко А.Н. [57] и Пильщикова Ф.Н. [58] отмечается, что заделка корней саженца хорошо острукту-ренной почвой создает благоприятные условия для развития его корневой системы, что, в конечном счете, сказывается на приживаемости саженца, а так же повышается регенерация корней обрезаемых при посадке для формирования компактной корневой системы, удобной для посадки. Причем на легких, хорошо ост-руктуренных почвах хорошо развивается корневая система большинства плодовых и наблюдается высокая плотность корней [59, 60].
С увеличением степени плотности почвы уменьшалась активность роста корней яблони и груши и величина молодой растущей части корешков. В своих исследованиях Рубин С.С. [61] установил, что суммарная длина новообразовавшихся корней на одно растение, у однолетних яблонь, посаженных в сосуды, через 153 дня равнялось на уплотненных почвах — 95 см, а на рыхлых - 209 см. Рыхлое сложение почвенного профиля обеспечивает увеличение насыщенности почвы мочковатыми корнями. При этом наблюдается тенденция преобладания тонких корней по мере глубины их размещения [62, 63]. В работе Алехина С.Д. [64] и др. [65] отмечается, что наилучшее укоренение побегов, отрастающих от маточных растений, обеспечивается структурной почвы, фракций размером 0,25 — 3,0 мм с содержанием в общем объеме не менее 50...55 %.
Благоприятное влияние мелкокомковатой структурной почвы на рост и развитие растений в некоторой степени объясняется в работах Роде А.А. [66], Плюс-нина И.И. [67], Заева П.П. [68] и ряда других авторов. Мелкокомковатая структура почвы влияет на водный, воздушный и пищевой режимы. Она обеспечивает быстрое поступление влаги в почву, следовательно, позволяет усвоить больше влаги, чем бесструктурная почва. В случае выпадения осадков структурная почва практически полностью усваивает поступившую влагу, не подвергается смыву и размыву. В структурной почве влага преимущественно содержится в форме внут-риагрегатной капиллярно-подвешенной, и ее передвижение под действием капиллярных и сорбционных сил к поверхности испарения может совершаться лишь в незначительных размерах, в пределах каждого комочка. Возможность капиллярного передвижения в промежутках между комочками исключена из-за крупных размеров пор между ними. Передвижение из одного комочка в другой крайне за труднено тем, что площадь их соприкосновения весьма незначительна. Следовательно, структурная почва значительно лучше сохраняет влагу.
Кроме того, структурная почва обладает и значительно лучшим воздушным режимом. Это объясняется тем, что влага осадков, в каком бы большом количестве она ни поступала, всасывается структурными комочками. Межструктурные промежутки быстро освобождаются от воды, и воздух становятся доступными для обеспечения корней растений кислородом. При наличии кислорода идет более интенсивное разложение органических остатков, а, следовательно, и превращение содержащихся в них зольных питательных веществ в соединения, доступные для растений. Поэтому, для повышения продуктивности почв, нужно добиваться создания в них прочной мелкокомковатой структуры.
Определение качества крошения почвы таким типом бороздообразователя проводилось с 8 по 10 октября 2003 г. в СПК "Новоселки" Рязанской области на посадке сада машиной МПС-1 (ГНУ ВСТИСП) (приложение 1). За время работы было высажено 9 тыс. саженцев на площади 12 га по схеме посадки 5x3 м. Визуальное наблюдение за посадкой саженцев показало, что посадочная машина в основном удовлетворительно выполняла технологический процесс посадки. При этом было установлено, что основным недостатком является неудовлетворительное крошение почвы на боковых стенках посадочной борозды. С учетом необходимости замены пассивного сошника на активный бороздообразова-тель определялась задача сравнения качества образования посадочной борозды различными типами бороздообразователей. В качестве сопоставимого фактора было выбрано определение процентного содержания почвенных частиц размером 0,25 - 3,0 мм в общем объеме почвенной пробы при работе сошников различного типа.
Обоснование направления теоретических исследований
Шнековые рабочие органы благодаря своей компактности, малой массе и простоте устройства получили значительное распространение в мелиоративных машинах. В качестве основных рабочих органов широко применяются на разработке органических грунтов, очистке каналов, а также для разработки минерального грунта, на прокладке траншей и оросительных каналов. Кроме этого, шнеки используются как основные рабочие органы в конструкциях ротационных плугов, в орудиях для межкустовой обработки почвы и как уже отмечалось в конструкциях посадочных машин [2, 3].
При анализе работ связанных с использованием шнеков как самостоятельных режущих рабочих органов, было установлено, что в последнее время велись работы направленные на исследование процесса резания, перемещения грунта шнековыми рабочими органами и обоснования их кинематических параметров. В работах А. И. Долгих [76, 77], А. А. Дудко [78], В. С. Сухорукова, М. А. Ковыря-гина [79, 80] и других ученых, посвященных оптимизации конструктивных параметров шнеков, отмечается актуальность работ, связанных с выбором формы транспортирующей поверхности шнека, так как от нее зависит производительность и энергоемкость рабочего органа.
Однако следует отметить, что теория шнеков как режущих рабочих органов пока в достаточной степени не разработана. В настоящее время пользуются приблизительным расчетом, рассматривая витки шнека как режущие плоскости, движущиеся поступательно по направлению оси шнека [81].
Эмпирические зависимости процесса резания грунта дают достаточно точные результаты для условий, в которых они были получены. Экспериментально-теоретические методы расчета процесса резания, насыщенные эмпирическими коэффициентами, не удовлетворяют требованиям перспективного проектирования рабочих органов землеройных машин, принцип работы которых основан на новых положениях.
Логико-математические модели-описания, разработанные на базе аналитической теории резания грунтов, имеют большое научное и практическое значение. Считается, что приближенные модели процесса разрушения грунтов при скоростях резания до 1,5-2 м/с могут быть созданы на основе теории предельного состояния сыпучей среды со сцеплением и пластической среды [82, 83, 84].
Основываясь на этом, исследования необходимо по теории работы конического шнекового рабочего органа были направлены на обоснование процесса резания почвы наклонным шнеком, с учетом прикладной направленности применительно посадке для обеспечения необходимого крошения и перемешивания почвы.
Для составления модели процесса резания грунтов основное значение имеют напряженные состояния, при которых некоторое, даже малое изменение объемных и поверхностных сил приводит к потере равновесия. Взаимодействие рабочего органа с грунтом рассматривается с точки зрения тех положений теории предельного равновесия, которые связаны с определением пассивного давления грунта на подпорные стенки [85].
Шнек представляет собой деталь цилиндрической или конической формы с винтовой поверхностью. Используется как для транспортирования сыпучих веществ, так и для резания почвы. При резании посредством своей винтовой поверхности производит отделение стружки от целика почвы и осуществляет вынос последней на поверхность. Для выбора параметров привода шнека необходим расчет его мощности. Основой для расчета мощности привода является значение осевой силы резания грунта шнеком.
Определим осевую силу резания почвы наклонным коническим шнеком ис-ходя из теории предельного состояния среды. При резании почвы витки шнека рассматриваются как режущие плоскости, движущиеся поступательно вдоль его оси. Поэтому рассмотрим виток в пространственной системе координат XYZ (рисунок 3.2). Начало координат О разместим на режущей кромке витка в точке Рисунок 3.2 - Расчетная схема для определения осевой силы резания активным бороздообразователем контакта последней с почвой. Ось OY параллельна оси шнека, лежит в одной плоскости с ней и направлена в сторону резания почвы. Ось ОХ лежит на радиусе окружности описываемой витком и пересекает ось шнека в точке А — центре окружности. Для определения пространственного положения витка шнека введем дополнительную систему координат XiYjZi. Начало Oi координат расположено в точке выхода витка шнека из почвы. Ось OjZi расположена на диаметре окруж ности описываемой витком и совместно с осью OiXi образует плоскость р, в которой размещается виток. Плоскость Р по отношению к оси шнека расположена под углом ан - углом наклона винтовой линии шнека. Тогда к направлению резания виток будет распложен под углом азх, который в свою очередь равен азх = 90 -ан.
Анализируя выражение, определяющее осевую силу резания почвы шнеком и его составляющие можно сказать, что осевая сила зависит от угла подъема винтовой линии шнека, его частоты вращения, скорости движения агрегата, числа витков и количества заходов витков шнека. Однако эффективная работа шнека на выемке грунта будет обеспечиваться при условии, что угол подъема винтовой линии не превышает угол внешнего трения почвы о металл.
Методика проведения исследований
Критерием адекватности созданной теоретической модели и реального процесса является применение на практике рассчитанных параметров и режимов при создании и испытании посадочных машин.
При изучении процесса образования посадочной борозды определялись оптимальные параметры угла установки бороздообразователя; частота вращения шнека; рабочая скорость агрегата. Оценивалось их влияние на ширину образуемой посадочной борозды у дна и качество крошения почвы.
В результате выбора, оценки и ранжирования факторов, влияющих на ширину посадочной борозды и качество крошения почвы, в качестве варьируемых факторов приняты угол установки оси вращения шнека бороздообразователя в продольно-вертикальной плоскости, частота вращения шнека и поступательная скорость движения агрегата.
Опыты проведены на экспериментальном образце машины МПС-1 (ГНУ ВСТИСП). Описание конструкции экспериментальной установки приведено в главе 2, Технологический процесс образования посадочной борозды активным бо-роздообразующим рабочим органом состоит в следующем. При движении агрегата, состоящего из трактора МТЗ-80 и экспериментальной установки, последняя находится в плавающем положении. Сошник, установленный на раме установки, производит предварительное рыхление почвы, нарушая ее связность и уменьшая упругие свойства, исключая ударное нагружение почвы и резкое увеличение сопротивления резанию [89], образует небольшую канавку перед шнеком. Конический шнек, установленный за окучником, и приводимый во вращение от гидромотора производит формирование посадочной борозды, расширяя канавку, образованную окучником, путем выноса почвы на поверхность, осуществляя при этом дополнительное крошение и перемешивание почвы, (рисунок 4.1) и рыхлении стенок по глубине.
Технологический процесс образования посадочной борозды активным рабочим органом: а) образование борозды при частоте вращения шнека 600 об/мин; б) образование посадочной борозды при частоте вращения шнека 200 об/мин. 4.2 Изучение процесса образования посадочной борозды Работа проводились с использованием методов математического планирования эксперимента. Для построения регрессионной модели процесса был принят двухуровневый трехфакторный план ПФЭ 23 (таблица 4.1). Таблица 4.1 - Кодирование факторов Фактор и единицы измерений Натуральное обозначение Кодовое обозначение Интер вал варьирования Уровни варьирования натуральные Уровни варьирования кодовые верх ний нуле вой ниж ний верх ний нуле вой нижний Угол наклона, град X, XI 7,5 60 52,5 45 + 1 0 -1 Частота вращении, об/мин х2 х2 200 600 400 200 +1 0 -1 Скорость движения, км/ч Хз хз 0,22 1,2 0,98 0,76 +1 0 -1 Выходным параметром эксперимента принята ширина посадочной борозды у ее дна. Расчет результатов экспериментов проведен согласно рекомендациями представленными Хайлисом Г.А. [90], Утковым Ю.А. [8]1 и Фирсовым М.М. [92] Результаты экспериментов, расчет коэффициентов уравнения регрессии, оценка их значимости, проверка адекватности полученного уравнения регрессии приведены в приложении 2. По результатам расчетов с учетом только значимых коэффициентов получено уравнение регрессии: у=26,45+0,28хі+0,72х2+0,24хз+0,23х2Хз. Проведя ряд математических преобразований, получим уравнение регрессии в натуральной форме: b=24,03+0,037a-0,001n-l,001v+0,005nv, где Ъ — ширина посадочной бороды, см; а - угол наклона рабочего органа, град; п - частота вращения рабочего органа, об/мин; v - скорость движения агрегата, км/ч.
Для нахождения сочетания факторов, обеспечивающего оптимальное значение выходного параметра в среде MathCAD ПА Enterprise Edition [93] построены поверхности откликов и карты линий уровней (рисунок 4.4). При построении один из факторов оставляли на фиксированном уровне, а два других изменяли в пределах указанных в таблице 4.1.
Анализ результатов полученных в ходе проведения полевых исследований процесса образования посадочной борозды активным рабочим органом позволил сделать следующие выводы: - использование активного рабочего органа при образовании посадочной борозды позволяет получить хорошо сформированный профиль борозды, с разрыхленными стенками и дном. - экспериментальные данные показывают, что при образовании посадочной борозды происходит частичное увеличение ее ширины (на 1...2 см больше конструктивных размеров рабочего органа). Это объясняется тем, что в процессе бо-роздообразования происходит некоторое обрушение стенок формируемой борозды вследствие предварительного рыхления почвы и влияния колебания динамических нагрузок со стороны рабочего органа. - анализ уравнения регрессии показывает, что на ширину образуемой посадочной борозды в процессе бороздообразования оказывают свое влияние все - a) в) Рисунок 4.2 - Поверхности откликов: а) ширина посадочной борозды от угла установки рабочего органа и частоты вращения шнека; б) ширина посадочной борозды от угла установки рабочего органа и скорости движения агрегата; в) ширина посадочной борозды от частоты вращения шнека и скорости движения агрегата факторы: угол установки рабочего органа, его частота вращения и скорость дви-жения агрегата. Положительные знаки при всех коэффициентах уравнения показывают, что согласно условиям, принятым при планировании эксперимента, увеличение частоты вращения шнека более 600 об/мин нецелесообразно. Уменьшение скорости движения агрегата нежелательно, так как приведет к уменьшению ширины посадочной борозды. В большей степени это будет сказываться при взаимодействии обоих факторов. Увеличение угла установки рабочего органа приведет к увеличению значения ширины бороды [94].
