Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследований 9
1.1. Перспективы развития орошения дождеванием и краткая характеристика дождевальной машины «Фрегат» 9
1.2. Особенности колееобразования ДМ «Фрегат» 21
13. Механико-технические решения по уменьшению колееобразования ДМ «Фрегат» 27
1.4. Выводы, постановка цели и задач исследований 49
2. Теоретическое обоснование параметров и режимов работы заравнивателя колеи 50
2.1. Исследование деформации почвы при колееобразовании дождевальной машины «Фрегат» 50
2.2. Обоснование исходных требований к технологии заравнивания колеи ДМ «Фрегат» 56
2.3. Оптимизация параметров рабочих органов заравнивателя колеи ДМ «Фрегат» 51
2.4. Эксплуатационно-технологическая оценка работы заравнивающих устройств 63
Выводы 68
3. Программа и методика исследований 69
3.1. Выбор участка для проведения исследований 70
3.2. Подготовка ДМ «Фрегат» с заравнивателя ми колеи к исследованиям 72
3.3. Оценка показателей работы заравнивающих устройств при лабораторно-полевых исследованиях и хозяйственной проверке 74
3.4. Математическая обработка результатов экспериментальных исследований 85
3.4.1. Вероятностно-статистическая обработка экспериментальных данных исследования рабочего процесса заравнивания колеи... 85
3.4.2. Аппроксимация экспериментальных данных исследований 89
3.5. Методика планирования эксперимента 94
3.5.1. Построение однофакторного уравнения регрессии при проведении экспериментальных исследований 94
3.5.2. Построение двухфакторного уравнения регрессии при проведении экспериментальных исследований 95
3.5.3. Построение трехфакторного уравнения регрессии при проведении экспериментальных исследований 97
4. Результаты экспериментальных исследований 105
4.1. Исследование процесса колееобразования при движении опорных тележек дождевальной машиной «Фрегат» 105
4.2. Оценка параметров устройства для заравнивания колеи 110
4.3. Оценка технологий заравнивания колеи от ДМ «Фрегат» 113
4.4. Исследование при заравнивании колеи показателей работы ДМ «Фрегат» и сельскохозяйственной техники на орошаемых площадях 117
Выводы 127
5. Внедрение и экономическая эффективность заравнивающих устройств для ДМ «Фрегат» 130
5.1. Сущность работы 130
5.2. Экономическая эффективность снижения напора на входе ДМ « Фр егат» 132
5.2.1. Методика расчета 133
5.2.2. Исходные данные для расчета экономической эффективности замены стальных напорных трубопроводов на асбоцементные.. 133
Общие выводы и рекомендации производству 135
Список использованной литературы 138
Приложения 153
- Перспективы развития орошения дождеванием и краткая характеристика дождевальной машины «Фрегат»
- Исследование деформации почвы при колееобразовании дождевальной машины «Фрегат»
- Выбор участка для проведения исследований
- Исследование процесса колееобразования при движении опорных тележек дождевальной машиной «Фрегат»
Введение к работе
В настоящее время состояние сельского хозяйства Российской Федерации характеризуется 'імногоукладностью форм хозяйствования, значительным снижением объемов производства сельскохозяйственных культур на орошаемых площадях. Несовершенство конструкций ранее выпускавшихся дождевальных машин, а также большая длительность сроков их использования (более 8-Ю лет) снижает эксплуатационную надежность средств дождевания, ухудшает качество полива и структуру почвы, не дает ожидаемого урожая сельскохозяйственных культур.
Одним из направлений практического возрождения орошаемого земледелия в стране при различных формах хозяйствования является разработка мероприятий по своевременному восстановлению дождевальной техники на действующих оросительных системах при одновременной ее модернизации на основе применения современных научно-технических достижений, обеспечивающих энерговодосберегающие и экологически безопасные технологии полива. Данные мероприятия позволят продлить срок службы дождевальных машин на 5 — 8 лет.
Особенно это актуально для дождевальных машин «Фрегат» (ДМ «Фрегат»), диапазон применения которых достаточно широк - практически все зоны Российской Федерации, что достигается простотой конструкции, высокой надежностью и хорошей согласованностью с технологией возделывания сельскохозяйственных культур.
Однако ДМ «Фрегат» в сравнении с другой сельскохозяйственной техникой имеют более сложные условия работы по колееобразованию и тягово-сцепным свойствам вследствие пониженной несущей способности увлажняемых почв, больших длин дождевателей и площадей орошаемых участков с широким диапазоном изменения прочностных и рельефных характеристик.
Поэтому важнейшим в совершенствовании многоопорных ДМ «Фрегат» является в первую очередь изучение почвенно-рельефных условий орошаемых земель и их влияния на технологические и технические способы решения проблемы проходимости. Также важно, какую колею оставляют после себя тележки ДМ, поскольку параметры колеи и степень ее уплотненности влияют на качество водораспределения и эксплуатационно-технологические показатели работы самой дождевальной машины и машинотракторных агрегатов (МТА) на орошаемых участках.
Для уменьшения колееобразования ДМ применяют различные механико-технологические решения, основанные на снижении давления ходовых систем на почву и сохранении ее несущей способности.
Наибольшую эффективность для повышения проходимости ДМ имеют различные загортачи, следозаделыватели и заравниватели. Однако до настоящего времени отсутствуют какие-либо параметры технологического процесса заравнивания колеи и соответственно оптимизированные устройства для его осуществления. Поэтому исследования, направленные на совершенствование технологии заравнивания колеи от ДМ «Фрегат» и создание для этого специального заравнивающего устройства, представляется весьма важным.
Диссертационная работа выполнялась в рамках Государственного контракта на выполнение НИР, ОКР и технологических работ прикладного характера с Минсельхозом России № К-71 от 04.01.2000 г. на 2000-2002 г.г.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы дождевальных машин «Фрегат» и машинных агрегатов на орошаемых площадях посредством разработки технологических и технических решений по заравниванию колеи от ДМ «Фрегат», обеспечивающих энергосберегающие и экологически безопасные показатели ее работы.
На основании поставленной цели предусмотрено решение следующих задач:
1. Изучить деформационные свойства почвы при колееобразовании
ходовых систем ДМ «Фрегат».
2. Разработать технологию заравнивания колеи от ДМ «Фрегат».
3. Усовершенствовать v* конструкцию заравнивателя колеи с
оптимизацией рабочих органов и схем их расстановки.
4. Провести экспериментальные исследования и хозяйственные
испытания ДМ «Фрегат» с заравнивателями колеи,
5. Осуществить внедрение и выявить экономическую эффективность
применения заравнивающих устройств.
Обработка экспериментальных данных осуществлялась современными программными средствами на персональных ЭВМ.
Объектами исследования являются рабочий процесс заравнивания колеи от ДМ «Фрегат» устройствами с расширенными функциональными возможностями и технологические особенности работы при этом самой дождевальной машины и машинотракторных агрегатов на орошаемых участках. Для анализа механико-технологических решений по уменьшению колееобразования дождевальных машин использовались материалы по всем федеральным округам Российской Федерации и зарубежные источники.
При выполнении диссертационной работы проводились теоретические и экспериментальные исследования.
Теоретические исследования заключались в определении параметров технологии заравнивания колеи от ДМ «Фрегат», устройств для ее осуществления и режимов использования при этом самой дождевальной машины и машинотракторных агрегатов на орошаемых участках.
Экспериментальные исследования при лабораторных, лабораторно-полевых и производственных испытаниях в хозяйственных условиях выполнены на экспериментальных и опытных образцах заравнивающих устройств.
Исследования проводились с использованием стандартных и частных методик с применением методов планирования эксперимента, экспертных исследований, вероятностно-статистической оценки результатов работы.
Научная новизна заключается в следующем:
на основании исследования деформационных свойств почвы при колееобразовании ДМ «Фрегат», а также в результате анализа различных способов и средств уменьшения колеи предложена технология ее заравнивания посредством установки заравнивающих устройств перед вторым проходом дождевальной машины. Для реализации указанного способа разработана и рекомендована усовершенствованная конструкция заравнивателя колеи с теоретической и экспериментальной оценкой параметров и схем расстановки рабочих органов заравнивателя колеи
обосновано применение заравнивающих устройств для повышения эксплуатационно-технических свойств дождевальной машины «Фрегат» (снижение энергоемкости, повышение производительности) и повышение производительности машинотракторных агрегатов на орошаемых площадях.
Научная новизна работы подтверждена свидетельствами на полезную модель № 15446 от 03.04.2000 г., «Заравниватель колеи дождевальной машины», № 19445 от 10.09.2001 г., «Устройство для заравнивания колеи дождевальной машины» и патентом Российской Федерации на полезную модель № 36166 от 10.03.2004 г. «Низконапорная многоопорная дождевальная машина кругового действия с гидроприводом», разработанными в ходе выполнения исследований по теме диссертационной работы.
Практическая ценность работы заключается в том, что применение заравнивателя колеи ДМ «Фрегат» позволяет обеспечить в течение поливного периода агротехнически допустимую глубину колеи, с исключением образования по ней поверхностного стока воды и повышение производительности самой дождевальной машины и машинотракторных
агрегатов на орошаемых участках. Обоснование технологии заравнивания колеи и устройства для ее осуществления внедрены на Багаевско-Садковской оросительной системе в Ростовской области. На основании исследований и опытного внедрения ДМ л, заравнивателями колеи, разработаны агротехнические и исходные требования, технологический регламент, методическое пособие и рекомендации, утвержденные на научно-техническом совете Минсельхоза России.
Заравниватель колеи включен в Федеральный регистр базовых и зональных технологий и технических средств для мелиоративных работ в сельскохозяйственном производстве до 2010 г.
Основные результаты исследований доложены рассмотрены и одобрены на секции мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения Научно-технического совета Минсельхоза России в 2001 и 2002 г. г., научных конференциях ФГОУ В ПО «Рязанская ГСХА имени профессора П.А. Костычева» в 1999...2002 г.г., семинарах ФГОУ ДПО «Коломенский ИППК» в 2000...2003 г.г., Всероссийских семинарах-совещаниях директоров учебно-опытных хозяйств высших образовательных учреждений Минсельхоза России в 2003 и 2004 г.г.
По результатам исследований опубликовано 19 работ, из которых два свидетельства и патент на полезную модель.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, выводов, приложений и списка использованной литературы, который включает 175 наименований, из них 14 на иностранном языке. Работа изложена на 198 стр., из которых основной текст содержит 152 стр. машинописного текста, в том числе 64 рисунка и 16 таблиц.
Перспективы развития орошения дождеванием и краткая характеристика дождевальной машины «Фрегат»
Сельскохозяйственное производство развитых стран определяет орошение как надежный фактор увеличения производства продукции, ослабляющий воздействие неблагоприятных природно-климатических условий. Подтверждением этому служит тот факт, что половина сельхозпродукции в мире производится на орошаемых землях, которые занимают всего лишь 17% обрабатываемой площади /97/.
В России, где 80 % площадей находятся в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения, без орошаемого земледелия экономике агропромышленного комплекса невозможно придать необходимую для нормальной работы стабильность.
Концепция широкого развития мелиорации земель для получения высоких и устойчивых урожаев зерновых и других сельскохозяйственных культур, принятая в 1966 году, предусматривала осуществление комплексных мер по повышению плодородия почв и культуры земледелия. С этой целью площадь орошаемых земель планировалось увеличить в течение десяти лет на 7 - 8 млн. га и значительно повысить урожайность всех сельскохозяйственных культур на орошаемых землях /94/.
За период с 1965 по 1990 год наличие орошаемых земель в России увеличилось в 4,1 раза, их удельный вес в структуре сельскохозяйственных угодий поднялся с 0,7 до 2,8 %. На начало 1991 года площадь орошаемых земель составила 6,15 млн. га.
В последующие годы работы по строительству новых мелиоративных систем были практически прекращены, реконструкция ранее построенных систем не ведется, на эксплуатацию и обновление техники выделяется менее 1/3 потребных средств. По данным мелиоративного кадастра, на 1.01.2003 года площадь орошаемых земель сократилась до 4,55 млн. га.
Наибольшее выбытие орошаемых земель произошло как раз в районах недостаточного увлажнения Поволжье (763000 га), Северном Кавказе (757000 га), Западной и Восточной Сибири (288000 га).
Потери сельскохозяйственной продукции от сокращения площади орошаемых земель в 1996 году по сравнению с 1990 годом (в сопоставимых ценах 1996 года) с учетом изменения ценового индекса на потребительские продовольственные товары, по данным Госкомстата России составили 5171 миллиарда рублей.
Несмотря на кризисное положение отрасли, анализ экономической эффективности сельскохозяйственного производства на орошаемых землях в 1996 году (таблица 1.1) показывает, что прибыль от производства на орошении по сравнению с богарными землями, выше: по зерновым колосовым - в 3-4,5 раза; кукурузе в основных регионах ее возделывания — 1,5-3,3 раза; овощам открытого грунта с учетом структуры возделываемых культур - 5,5 раз; многолетним травам на сено - 1,4 раза; сахарной свекле (на Северном Кавказе) - 1,5 раза. /69/.
Анализируемый 1996 год характеризовался неблагоприятными погодными условиями в основных регионах, большими недостатками в материально-техническом обеспечении и связанным с этим несоблюдением правил агротехники, неполным финансированием проведения ремонтных работ на оросительных системах и невозможностью своевременного обеспечения полива.
Однако даже в этих условиях орошаемые земли обеспечили устойчивое производство сельскохозяйственных культур и уровень урожайности в 2 - 3 раза выше богарных. Для исправления сложившейся ситуации, Комиссия Правительства Российской Федерации по оперативным вопросам поручила Министерству сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации и Российской Академии сельскохозяйственных наук разработать комплексную программу восстановления оросительных и осушительных систем (поручение № 12 от 12.08.98 г.). -" Первый этап «Программы восстановления оросительных и осушительных систем и гидротехнических сооружений на период 1999 -2010 г.г.» был принят в мае 1999 года. Приоритетным направлением в мелиорации земель определено качественное улучшение существующего мелиоративного фонда.
Жесточайшая засуха 1998 и 1999 годов, поразившая большинство регионов России, еще раз наглядно показала, что наиболее эффективным средством для борьбы с ней является орошение, которое обеспечивает устойчивость сельскохозяйственного производства независимо от погодных условий. В 1999 году наметился небольшой прирост фактически поливаемых площадей (с 2,07 млн. га в 1998 году до 2,57 млн. га в 1999году).
Учитывая необходимость укрепления продовольственной безопасности страны, 27 августа 1999 года Коллегия Министерства сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации одобрила Программу «Обеспечение воспроизводства плодородия земель сельскохозяйственного назначения на 2001-2010 г.г.»/95/.
В Программе указывается, что одной из задач, которые необходимо решить для сохранения и повышения плодородия земель, является восстановление и обеспечение работоспособности оросительных систем и поливной техники, в первую очередь в сельскохозяйственных предприятиях, готовых использовать мелиорированные земли и участвовать в их финансировании.
Основным способом орошения в Российской Федерации является дождевание (94 % орошаемых площадей) /97/. Это наиболее перспективный способ, имеющий следующие преимущества по сравнению с поверхностным орошением (4 % орошаемых площадей): .Возможность полива участков со сложным рельефом, исключая капитальную планировку земель. 2. Меньшая вероятность заболачивания и засоления орошаемых земель. 3. Экономия оросительное воды за счет более точного регулирования в широких пределах поливных норм. 4. Возможность оперативного регулирования влагозапасов в засушливые периоды. 5. Повышение производительности труда за счет максимальной механизации и автоматизации полива, а также выполнения его в сжатые сроки. 6. Создание микроклимата, способствующего снижению температуры листовой поверхности, повышению влажности приземного слоя воздуха, спо собствующей активизации процесса ассимиляции растений. 7. Повышение равномерности полива за счет одновременного покрытия дождем площади смачивания. 8. Возможность дифференцированного внесения с поливной водой органических и минеральных удобрений, а также химических средств защиты растений.
Исследование деформации почвы при колееобразовании дождевальной машины «Фрегат»
Основными факторами, определяющими эффективность
технологического процесса заравнивания колеи от ДМ «Фрегат» являются допустимая глубина колеи, энергетические затраты на резание почвы и передвижение дождевальной машины, ее тяго во-сцепные свойства, величина стока воды по колее и условия работы на орошаемых площадях машинотракторпых агрегатов. Максимальное значение глубины колеи от ДМ за поливной сезон, как отмечалось выше, по агротехническим требованиям, не должно превышать 50 ± 20 мм /119/. В противном случае, показатели работы, как самой ДМ, так и эксплуатируемой совместно с ней другой сельскохозяйственной техники, значительно ухудшаются. Это особенно усугубляется па глинистых почвах и при работе с поливными нормами более 400 м /га.
Указывалось также, что по данным исследований деформационных свойств почвы при колееобразовании ДМ «Фрегат», допустимое значение глубины колеи (около 50 мм) наблюдается при первом проходе машины. Это и определяет: - в целях сохранения допустимой глубины колеи в течение поливного сезона установку заравнивающих устройств в рабочее положение, начиная со второго прохода ДМ.
При больших значениях глубины колеи, а, следовательно, увеличенных погружениях рабочих органов заравниватслей, возникает вероятность поднятия почвы выше оси дисков, ее подбрасывания и, в конечном счете, ухудшения качества заравнивания и увеличения при этом энергетических затрат на резание почвы и качение ДМ; - оптимизацию при допустимой глубине колеи ік- іметрон дисковых рабочих органов заравнивающих устройств (диаметра, уїла атаки и др.); - для качественного заравнивания нагартываемого слоя почвы с правой сторони колес (по ходу движения ДМ) и надежной работы при этом заравнивающих устройств, проведение регулировки положения в продольном и поперечном направлениях соответствующего дискового рабочего органа. В целом, отмеченное позволит разработать и создать энергосберегающие и экологически безопасные технологии заравнивания колеи от ДМ «Фрегат» и устройства для их осуществления. На рисунке 2.5 дана схема показателей технологического процесса заравнивания колеи и направления ее совершенствования. 2.3. Оптимизация параметров рабочих органов заравнивателя колеи ДМ «Фрегат». Обоснование параметров заравнивающих устройств производилось с учетом методических основ источников /63/ и /91/. Для упрощения расчетов угол разворота диска относительно горизонтальной оси (А?) принимаем равным 90, а угол разворота относительно вертикальной оси ( д - угол атаки), определяем из следующих соображений (рисунок 2.6). Диск заравнивателя колеи должен обеспечивать сбрасывание слоя почвы в колею. Для этого текущий ее объем, набегающий на диск при движении тележки ДМ, должен быть равен секундному расходу почвы, сбрасываемого в колею.
Исходя из нагартывания почвенного слоя с правой стороны колесных систем ДМ «Фрегат», и обеспечения при этом требуемых качественных и надежностных показателей технологического процесса заравнивания, необходимо определение (см. рисунок 2.9) величины смещения {аі) правого диска заравниватсля в направлении неподвижной опоры в зависимости от радиуса поворота (R) той или иной тележки (рисунки 2.3, 2.4), т.е.: а также установление значения его смещения («?) с учетом междискового расстояния в направлении движения машины.
Оснащение ДМ «Фрегат» заравнивателями колеи в немалой степени определяет изменение ее эксплуатационно-технологических показателей и сельскохозяйственной техники, работающей на орошаемых площадях (производительность, энергоемкость и др.).
Подаваемая в ДМ вода расходуется непосредственно на полив (Nno/l, Вт) и на ее движение (Л д, Вт): Naau, = Л ,,а, + N„. - (2.20) Определяющей снижение напора в конце машины с 42 до 25 м (серийная ДМ) (наименьший потребный напор для дождевателей) и устойчивые при этом ее тягово-скоростные показатели, как показывают расчеты, является мощность затрачиваемая на движение самоходных тележек: Nde = (0,6...0,8)mNmeM (2.21) где т - число самоходных тележек машины; Nme;i - потребность затрачиваемая на движение одной тележки, которая складывается из затрат на преодоление сопротивления качению, резанию почвы заравнивателем колеи, подъема пласта по поверхности почвы и сбрасывания его в колею, уклонов, растений, ветра, буксования и т.д., Вт.
Устойчивая работа серийной ДМ по тягово-скоростным показателям обеспечивается при давлении воды в конце ее трубопровода 40...42 м. При этом максимальные тяговые усилия, развиваемые гидроприводом тележки составляют 10000...12000 Н (линии 1-2), из которых практически на тягу реализуется около 5000 Н, а оставшиеся 5000...7000 Н на скоростной режим ДМ (рисунок 2.10).
Исходя из отмеченного соотношения энергетических затрат, при оборудовании ДМ заравнивателями колеи, максимальное теговое усилие ее тележек может составлять не более 6500 м, соответствующее давлению воды в конце трубопровода не более 25,0 м (линии 5-6), или в его начале — 40...43 м (линии 5-9), что в среднем на 30 % меньше значения давления, присущего серийной машине (55...60 м, линия 9).
Выбор участка для проведения исследований
Лабораторно-полевые исследования и производственная проверка заравнивающих устройств проводилась в ЗАО «Ленинское» Коломенского района Московской области на дождевальной машине марки ДМУ-Б-463-90 № 11799 (рисунок 3.1), ПНО «Пойма» Луховицкого района Московской области на дождевальной машине марки ДМУ-Б-463-90 и в федеральном государственном унитарном предприятии «Учебно-опытное хозяйство «Горная Поляна» Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии» па дождевальной машине ДМУ-А-308-55 № 3 (рисунок 3.2).
В ЗАО «Ленинское» и ПНО «Пойма» исследования проводились на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах, агрофон - соответственно многолетние травы и всходы картофеля, а в учхозе «Горная Поляна» — на светлокаштановых тяжелосуглинистых почвах с посевами однолетнего лука сорта «Дюрко» и всходами кукурузы. Рельеф обоих участков выровненный с общим уклоном не превышающим 0,01 относительно неподвижной опоры.
Давление воды на входе в машины - 0,60...0,65 МПа. Для контроля использовались манометры у центральных опор. Подача воды осуществлялась электрифицированными насосными станциями. Обе машины эксплуатировались па одной позиции.
Исследования и производственные испытания проводились в течение календарных сроков возделывания культур (от посева до стадии созревания).
Перед началом проведения исследований самоходные тележки ДМ «Фрегат» оснащались заравнивающими устройствами.
Заравниватель колеи ДМ «Фрегат» (рисунок 3.3) состоит из фигурной рамы 4, которая крепится к основной балке рамы тележки за задним колесом, с помощью втулки и скобы. Для крепления скобы и стойки I используется болт оси колеса машины и дополнительный болт, который пропускается через отверстие, предназначенное для фиксации колеса в транспортном положении. Крепление заравнивателя к тележке машины не вызывает изменений в ее конструкции. К фигурной раме 4 с помощью осей 5 и фиксаторов 6 крепятся диски 10 со ступицами. Заглубление дисков обеспечивается пружиной 2, надетой на планку 3. В качестве рабочих органов могут применяться сферические диски от дисковых борон, лущильников стерни и картофелесажалок. Предусмотрен перевод заравнивателя в транспортное положение, для чего он поднимается вверх и фиксируется путем стопорепия рамы 7 на планке 4.
Опытами предусматривалось определение: 1. Параметров колеи и сопротивления качению ДМ при многократных проходах без заравнивающих устройств. 2. Параметров колеи и сопротивления качению при многократных проходах ДМ, оснащенной заравнивающими устройствами в начале поливного сезона. 3. Параметров колеи и сопротивления качению при многократных проходах ДМ, оснащенной заравнивающими устройствами в конце поливного сезона (перед началом работы уборочных агрегатов).
Параметры колеи до и после прохода заравпивателей оценивались профиломером с точностью + 0,005 м. На трех наиболее характерных сечениях (I, II, III) орошаемого участка, для трех тележек (1,8, 16), по ходу движения дождевальной машины разбивались опытные делянки длиной 15 -20 метров, на которых в трехкратной повторности замерялись параметры колеи.
Разработанный портативный профиломер (рисунок 3.5) позволяет повысить производительность и улучшить условия труда операторов. Он состоит из рамы ], сваренной со стойками 2, 3 и имеющей направляющие 4, 5 для перемещения глубиномера 6 и линейки 7. Указатель 8 жестко связан с началом линейки и движется вместе с ней, а ползун 9 перемещается независимо. Ползун и линейка фиксируются зажимами 10 и 11. Начала вертикальных направляющих и основания стоек расположены на одной оси, являющейся ограничителем отсчета глубины колеи.
При замерах прибор устанавливался на ровную поверхность поперек колеи, ослаблялся винт 10 и линейка перемещалась до такого положения, при котором указатель 8 совпадал с началом контура колеи. Затем ползун 9 перемещался в копей контура и винтом 10 прижимался вместе с линейкой к раме 1. Расстояние между указателем и ползуном определяет ширину колеи. После этого ослаблялся винт 11, глубиномер б опускался до упора и вновь фиксировался. Показания профилометра записывались в журнал.
На опытных делянках так же определялись прочность почвы в колее, ее впитывающая способность, тяговые характеристики дождевальной машины с энергетической оценкой технологии заравнивания колеи.
Оценка прочности (несущей способности) почвы в зоне колеи осуществлялась разработанными почвомерами-пенетрометрами двух видов.
Прибор первого вида (гидравлический) (рис.3.6) предназначен для измерения прочности почвы свыше 100,0 КПа. Он состоит из корпуса 1 и крышки 2, в полости которых расположен резиновый стакан 3, На крышке закреплены упоры для рук 4 и манометр 5. Шток 6, с нанесенными на него указателями глубины погружения, соединен с подпятником 7 и съемным коническим наконечником 8.
Исследование процесса колееобразования при движении опорных тележек дождевальной машиной «Фрегат»
Оценка деформации почвы при проходе опорных тележек ДМ «Фрегат» осуществлялась в различных почвенно-климатических зонах Российской Федерации, таких как Московская область: - СЗАО «Ленинское» Коломенского района (агрофон - всходы картофеля, машина - ДМУ-Б4 36-60) и ПНО «Пойма» Луховицкого района (агрофон - всходы многолетних трав, машина - ДМУ - Б463-90); - Волгоградская область: У ОХ «Горная Поляна» ВГСХА (агрофон всходы лука, машина - ДМУ - Б463-90); - Ростовская область: Багаево-Садковская оросительная система (агрофон-всходы кукурузы, машина - ДМУ - Б463-90).
Как показали исследования (таблица 4.1), после первого прохода дождевальных машин глубины колеи для всех агрофонов составляет в среднем 60 мм и значительно увеличивается при последующем проходе. Третий и четвертый проходы в меньшей степени оказывают влияние на рост глубины колеи, максимальные значения которой находятся в пределах 260 ... 300 мм (рисунок 4.1).
Резкое увеличение глубины колеи при втором проходе машины (до 180 мм) объясняется следующим. При первом проходе ходовые системы ДМ уплотняют почву и формируют колеи. Во время второго прохода колеи перед тележкой и между колесами заполняются водой. Уплотненная почва способствует образованию стока воды по колее и, как следствие, значительное насыщение почвы в её зоне и снижение несущей способности поверхности пгрелшоїітния. При последующих, проходах ДМ почва в достаточной степени уплотняется и интенсивность роста глубины колеи снижается.
На рисунках 4.2 и 4.3 соответственно изображены колея и графические зависимости изменения ее параметров от количества проходов первой тележки ДМ на поле со всходами кукурузы.
Как видно из рисунка 4.3 глубина колеи при втором проходе увеличивается на 300...350 %, а при последующих, в среднем на 30 % , что хорошо сочетается с теоретическими исследованиями. При этом большее значение глубины колеи наблюдается в начале и конце ДМ.
Такую же тенденцию изменения носит и величина нагартываемого слоя почвы около колеса со стороны неподвижной опоры ДМ. Так, для первой тележки его высота изменяется от 25 мм при первом проходе до 140 мм при четвертом, а ширина соответственно от 30 мм до 170.
Однако следует отметить, что для всех проходов величина нагартываемого слоя почвы имеет тенденцию к уменьшению при удалении от неподвижной опоры, определяемому радиусу кривизны траектории движения тележки ДМ. Так, например, для поля со всходами кукурузы высота нагартываемого слоя почвы при четвертом проходе для первой тележки составляет, как отмечалось выше, 140 мм, а для шестнадцатой 60 мм или на 57% меньше, а ширина, соответственно, 170 и 70 или на 51 % меньше (рисунок 4.4).
Ширина колеи при увеличении её глубины также, в основном, за счет призм выпирания и нагартывания почвы увеличивается. При изменении числа проходов ДМ от одного до четырех ширина колеи увеличивается от 340 до 540 мм, или на 28 %, причём наибольшие значения, за счёт нагартываемого слоя почвы, характерен для первой тележки. В целом, из приведенных результатов исследований колееобразования ДМ «Фрегат» можно сделать вывод о целесообразности уменьшения (зарашшваипя) колеи, начиная со второго прохода машины.
Лабораторно-полевые исследования по оценке параметров заравнивающих устройств проводились в ПНО «Пойма» Московской области (агрофон-всхода многолетних трав, машина - ДМУ - Б463-90). Исследования, исходя их экстремальных условий по параметрам колеи при втором проходе ДМ, проводились при оборудовании заравнивателями колеи первой её тележки.
При этом диаметр заравнивающих дисков устройства, исходя из теоретических расчётов, составлял 300 мм.
Исследуемыми параметрами заравнивателя, при выбранном диаметре дисков, являлись углы их установки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также схема их положения в продольном и поперечном направлениях.
Экспериментами установлено, что оптимальными углами установки дисковых рабочих органов являются: в горизонтальной плоскости (угол атаки) - в пределах 30, в вертикальной - около 90.
Отмеченное хорошо согласуется с теоретическими предпосылками. При оптимизированных углах обеспечивается лучшее качество заравнивания и рыхления колеи с незначительным увеличением её ширины (таблица 4.2. и рисунок 4.5). С уменьшением угла атаки, по сравнению с оптимальным, происходит недооборот пласта почвы, а при его увеличении, наряду с улучшением качества процесса заравнивания, ещё более возрастает ширина колеи и увеличиваются энергетические затраты на его производство.
В целях качественного заравнивания нагартываемого слоя почвы колесами ДМ со стороны неподвижной опоры и обеспечения при этом устойчивой работы заравнивателя колеи проводились исследования по оптимизации положения его правого диска в поперечном и продольном направлениях.
